JP2009533877A - コバルト含有材料を形成するプロセス - Google Patents
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Abstract
ここで記述の本発明の実施形態は、一般的に、コバルトシリサイド層、金属コバルト層、他のコバルト含有材料を形成する方法および装置を提供する。一実施形態では、基板上にコバルトシリサイド含有材料を形成する方法を提供し、この方法では、シリコン含有面をさらすために、基板に少なくとも１つの前洗浄プロセスを施し、シリコン含面上にコバルトシリサイド材料を堆積し、コバルトシリサイド材料上に金属コバルト材料を堆積し、基板上に金属接触材料を堆積する。別の実施形態では、方法は、シリコン含有面をさらすために基板を少なくとも１つの前洗浄プロセスにさらし、シリコン含有面上にコバルトシリサイド材料を堆積し、基板にアニールプロセスを施し、コバルトシリサイド材料上にバリア材料を堆積し、バリア材料上に金属接触材料を堆積する。
【選択図】 図１０
【選択図】 図１０
Description
発明の分野
[0001]本発明は、半導体および他の電子デバイスの製造、さらに、基板上に材料（例えば、コバルトを含有した材料）を堆積させる方法に関する。
[0001]本発明は、半導体および他の電子デバイスの製造、さらに、基板上に材料（例えば、コバルトを含有した材料）を堆積させる方法に関する。
関連技術の説明
[0002]近年における半導体基板上の超大規模集積（ＵＬＳＩ）回路の向上は、将来の半導体デバイス世代にはサブクオーターミクロン多レベルの金属被覆が必要となることを示す。この技術の中心に存在する多レベル相互接続は、接触部、ビア、ライン、他の特徴を含む高アスペクト比アパーチャーに形成される相互接続特徴の平坦化を要する。特徴のサイズが０．１３μｍ未満に縮小すれば、信頼度の高いこれら相互接続特徴を形成することは、ＵＬＳＩの成功と、個々の基板およびダイ上の回路密度および品質を増加する上での絶え間ない努力にとって非常に重要となる。
[0002]近年における半導体基板上の超大規模集積（ＵＬＳＩ）回路の向上は、将来の半導体デバイス世代にはサブクオーターミクロン多レベルの金属被覆が必要となることを示す。この技術の中心に存在する多レベル相互接続は、接触部、ビア、ライン、他の特徴を含む高アスペクト比アパーチャーに形成される相互接続特徴の平坦化を要する。特徴のサイズが０．１３μｍ未満に縮小すれば、信頼度の高いこれら相互接続特徴を形成することは、ＵＬＳＩの成功と、個々の基板およびダイ上の回路密度および品質を増加する上での絶え間ない努力にとって非常に重要となる。
[0003]ＵＬＳＩ回路は、相補性金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のような金属酸化膜半導体（ＭＯＳ）デバイスを含む。トランジスタは、ソース領域とドレイン領域の間に配置した半導体ゲートを含むことができる。集積回路構造の形成において、また特にポリシリコンゲート電極を使用したＭＯＳデバイスの形成において、ポリシリコンゲート電極の上、およびシリコン基板のソース領域とドレイン領域の上に金属シリサイド層を提供し、ソース領域とドレイン領域を金属相互接続部に電気接続させて、抵抗の低減と、デバイス性能の向上を促進することが実用的となった。
[0004]ＣＭＯＳプロセス技術において現在使用されている１つの重要なプロセス技術は、チタンやコバルトのような耐火金属の自己整合シリサイド化（サリサイド）プロセスである。例えばコバルトを使用するサリサイドプロセスでは、伝導性の高いオーバレイヤを形成することによりソース、ドレイン、ポリシリコンゲートの抵抗が低下し、また、後に形成される金属相互接続部によってソースおよびドレインの効果的な接触範囲を増加させることにより接触部の抵抗が低下する。サリサイドプロセス技術は、パターン形成されたシリコン基板上に堆積したコバルトのような耐火金属が、特定のプロセス条件下において、さらしたシリコンに選択的に反応する一方で、これに隣接する酸化シリコン材料のような材料には反応しないという原理の利用を探求する。
[0005]例えば、典型的には基板表面上にパターン形成したシリコン上にコバルトの層をスパッタし、次に、加熱アニールプロセスを施してコバルトシリサイドを形成する。この後、パターン形成したシリコンの外、または酸化シリコンのような保護層上に堆積したコバルトのような未反応コバルトを選択的にエッチング除去することができる。コバルトシリサイドの選択的なエッチングを行うことで、基板表面上に形成したソース、ドレイン、ポリシリコンゲート領域内の低抵抗耐火金属シリサイドのマスクレスな自己整合形成と、および半導体デバイスの相互接続コンダクタが得られる。エッチングプロセス後、追加の加熱アニールのような更なるプロセスに基板をさらすことができる。この加熱アニールは、シリサイド材料のシート抵抗をさらに低下させ、コバルトシリサイドの形成を完成するために使用できる。
[0006]しかし、コバルトシリサイドプロセスを従来の製造機器に統合することは困難であった。コバルトシリサイドプロセスを実行する現在のプロセスシステムでは、堆積およびアニールプロセスステップを行うために基板を異なるチャンバ間で移送する必要がある。チャンバ間での移送によって、基板が汚染物にさらされたり、基板表面に堆積したシリコンまたはコバルトが潜在的に酸化する可能性が生じる。
[0007]基板表面上に酸化物を形成することで、シリサイド層の抵抗の増加、並びに、回路全体の信頼性の低下を招く可能性がある。例えば、堆積したコバルト材料が酸化することで、コバルト集塊、およびコバルトシリサイド層の不規則な成長が起こることがある。この集塊と、コバルトシリサイド層の不規則な成長により、厚さと表面範囲が異なるソースおよびドレイン電極のようなデバイスの形状が変形してしまう。さらに、基板表面上にコバルトシリサイドが過剰成長することで、デバイス間に伝導経路が形成され、これにより短絡とデバイスの故障が生じうる。
[0008]コバルトおよびシリコンの汚染を規制する解決法の１つは、基板をプロセスシステム間で移送する前に、コバルトおよびシリコン膜上のチタンおよび／または窒化チタンのキャップ膜をスパッタするというものであった。次に、基板のアニール後、および基板を更なるプロセスにさらす前に、キャップ膜を除去する。しかし、チタンおよび窒化チタン堆積と、除去プロセスを追加することで、シリサイド形成に要するプロセスステップの数が増え、プロセス効率が低下し、プロセスが複雑化し、基板スループットが低下することになる。
[0009]ＵＬＳＩ回路には、伝導層間の相互接続部または接触部、例えば上述したコバルトシリサイド層および銅特徴の形成も含まれる。一般的に、相互接続部または接触部は、例えば特徴画成部上に堆積した酸化シリコンおよびバリア層、特徴画成部の金属層充填剤または「プラグ」のような誘電材料に形成された特徴画成部を備えている。これまで、タングステンのような金属層用のバリア層材料としてチタン膜および窒化チタン膜が使用されており、一般的に、これらの膜は物理気相堆積技術によって堆積される。しかし、シリコン表面上にチタンを堆積することで、チタンシリサイド形成の問題が生じる。
[0010]チタンシリサイドは集塊化することが観察されており、これが以降に堆積する材料に悪影響を及ぼす。また、特徴のサイズが０．１７μｍ未満に減少すると、チタンシリサイドがシート抵抗を大幅に増加させ、これによって形成中の特徴の伝導性に悪影響が及ぶ。さらに、チタンシリサイドは、約４００℃以上での基板のプロセス時における熱安定性が十分でなく、これにより中間層が拡散し、デバイス性能に悪影響が及ぶ可能性がある。
[0011]さらに、チタンおよび窒化チタンＰＶＤ堆積は、約３００トールのように高圧で堆積されうるタングステンのような材料のＣＶＤ堆積と比較して、非常に低いプロセス圧力、即ち約５×１０−３トール未満において行われることが多い。これにより、ＰＶＤプロセスとＣＶＤプロセスを同じシステム内に統合することが困難になる。このために、多くの製造業者は、ＰＶＤチタンおよび窒化チタン堆積と、ＣＶＤタングステン堆積に別個のシステムを使用している。システム数が増加することで、製造コストが増加し、製造回数が増加し、プロセス済みの基板をシステム間で移送する際に汚染物にさらしてしまうことになる。
[0012]したがって、プロセスの複雑性を低下させ、プロセスの効率性とスループットを向上させる一方で、基板上にバリア層およびシリサイド材料を形成する方法および装置が必要である。
[0013]ここで記述の本発明の実施形態は、一般的に、堆積プロセス、アニールプロセス、またはそれらの組み合わせを使用して、コバルトシリサイド層、金属コバルト層、他のコバルト含有材料を形成する方法および装置を提供する。一実施形態では、基板上にコバルトシリサイド含有材料を形成する方法を提供し、この方法では、シリコン含有面をさらさせるために、基板に少なくとも１つの前洗浄プロセスを施し、シリコン含有面上にコバルトシリサイド材料を堆積し、コバルトシリサイド材料上に金属コバルト材料を堆積し、基板上に金属接触材料を堆積する。別の実施形態では、基板上にコバルトシリサイド含有材料を形成する方法を提供し、この方法は、シリコン含有面をさらさせるために基板に少なくとも１つの前洗浄プロセスを施し、シリコン含有面上にコバルトシリサイド材料を堆積し、基板にアニールプロセスを施し、コバルトシリサイド材料上にバリア材料を堆積し、バリア材料上に金属接触材料を堆積する。
[0014]化学気相堆積プロセスまたは原子層堆積プロセス中に、基板をコバルト前駆物質およびシリコン前駆物質にさらすことで、コバルトシリサイド材料を堆積することができる。コバルトシリサイド材料は、０．５を超える、例えば約１〜２といったシリコン／コバルト原子比率を含んでいてもよい。金属接触材料は、タングステン、銅、アルミニウム、これらの合金、またはこれらの組み合わせを含んでいてもよい。一例では、金属接触材料の堆積では、シード層を形成し、この上にバルク層を形成する。シード層およびバルク層は、それぞれタングステンを含有していてもよい。別の例では、バリア材料を金属コバルト材料上に堆積してもよく、金属接触材料をバリア層上に堆積する。バリア材料はコバルト、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、タングステン、窒化タングステン、これらの合金、またはこれらの派生物を含んでいてもよい。
[0015]別の実施形態では、コバルト前駆物質には、トリカルボニルアリルコバルト、シクロペンタジエニルコバルトビス（カルボニル）、メチルシクロペンタジエニルコバルトビス（カルボニル）、エチルシクロペンタジエニルコバルトビス（カルボニル）、ペンタメチルシクロペンタジエニルコバルトビス（カルボニル）、ジコバルトオクタ（カルボニル）、ニトロシルコバルトトリス（カルボニル）、ビス（シクロペンタジエニル）コバルト、（シクロペンタジエニル）コバルト（シクロヘキサジエニル）、シクロペンタジエニルコバルト（１,３−ヘキサジエニル）、（シクロブタジエニル）コバルト（シクロペンタジエニル）、ビス（メチルシクロペンタジエニル）コバルト、（シクロペンタジエニル）コバルト（５−メチルシクロペンタジエニル）、ビス（エチレン）コバルト(ペンタメチルシクロペンタジエニル)、これらの派生物、これらの錯体、これらのプラズマ、またはこれらの組み合わせが含まれてよい。一例では、コバルト前駆物質はシクロペンタジエニルコバルトビス（カルボニル）である。別の例では、コバルト前駆物質は一般的な化学式（Ｃｏ）ｘＣｏｙＬｚを有していてもよく、式中、Ｘは１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、または１２；Ｙは１、２、３、４、または５；Ｚは１、２、３、４、５、６、７、または８；Ｌは、シクロペンタジエニル、アルキルシクロペンタジエニル、メチルシクロペンタジエニル、ペンタメチルシクロペンタジエニル、ペンタジエニル、アルキルペンタジエニル、シクロブタジエニル、ブタジエニル、アリル、エチレン、プロピレン、アルケン、ジアルケン、アルキン、ニトロシル、アンモニア、これらの派生物、またはこれらの組み合わせからなるグループより独立的に選択されたリガンドである。シリコン前駆物質はシラン、ジシラン、これらの派生物、これらのプラズマ、またはこれらの組み合わせであってもよい。
[0016]別の例では、化学気相堆積プロセスまたは原子層堆積プロセス中に、基板を少なくとも１００℃に、好ましくは約３００〜４００℃の温度に加熱する。基板は、アニールプロセス中に、アニールチャンバ内で少なくとも約６００℃に加熱することができる。金属コバルト材料を堆積する前に、コバルトシリサイド材料をプラズマプロセスにさらすことができる。別の例では、プラズマプロセスは水素ガスを含有していてもよく、約１３．５６ＭＨｚの高周波でプラズマを点火することができる。
[0017]別の実施形態では、原子層堆積プロセス中に、コバルトシリサイド層を堆積するために堆積周期を実施し、複数のコバルトシリサイド層を形成するために堆積周期を繰り返すことによってコバルトシリサイド材料を堆積できるが、ここで、この堆積周期は、基板をコバルト前駆物質とプラズマ(例えば水素プラズマ)に連続的にさらす一方で、シリコン前駆物質を備えたシリコン含有還元ガスにもさらす。いくつかの例では、プレソーキングプロセスまたはポストソーキングプロセス中に、基板、コバルトシリサイド材料、金属コバルト材料、またはバリア材料をシリコン含有還元ガスにさらすことができる。さらに、プレソーキングプロセスまたはポストソーキングプロセス中に、基板をプラズマ処置にさらすことができる。いくつかの例では、コバルトシリサイド材料と金属コバルト材料を同じプロセスチャンバ内で堆積することが可能である。
[0018]別の実施形態では、基板上に金属シリサイド含有材料を形成する方法は、シリコン含有面をさらさせるために基板に少なくとも１つの前洗浄プロセスを施し、化学気相堆積プロセスまたは原子層堆積プロセス中にシリコン含有面上に金属シリサイド材料を堆積し、基板にアニールプロセスを施し、金属シリサイド材料上にバリア材料を堆積し、バリア材料上にタングステン接触材料を堆積する。金属シリサイド材料は、コバルト、ニッケル、プラチナ、パラジウム、ロジウム、これらの合金、またはこれらの組み合わせのうち少なくとも１つの要素を含有していてもよい。これらの例では、プレソーキングプロセスまたはポストソーキングプロセス中に、基板、金属シリサイド材料、またはバリア材料をシリコン含有還元ガスにさらす。いくつかの例では、プレソーキングプロセスまたはポストソーキングプロセス中に、基板をプラズマ処置にさらすことができる。
[0019]別の実施形態では、気相堆積プロセス中にシリコン含有基板表面上にコバルトシリサイド層を堆積し、この上に、別の気相堆積プロセスによって金属コバルト層を堆積する。１つの態様では、ＣＶＤプロセス中に、コバルト前駆物質とシリコン前駆物質を共に流すことで、コバルトシリサイド層を堆積する。この後、ＣＶＤチャンバ内へのシリコン前駆物質の流れを停止し、コバルト前駆物質の流れを継続し、金属コバルト材料をコバルトシリサイド材料上に堆積する。水素のような還元剤をコバルト前駆物質と共に流すことができる。あるいは、ＣＶＤプロセス中に、熱分解プロセスまたはプラズマプロセスによってコバルト前駆物質を還元してもよい。
[0020]別の実施形態では、シリコン含有基板表面上に金属コバルト層を堆積し、シリサイドプロセスによってコバルトシリサイド層を形成するために、基板にアニールプロセスを施し、次に、この上に第２金属コバルト層を堆積する。
[0021]ここで記述の実施形態の最中に、基板を少なくとも１つの前洗浄プロセスにさらすことができる。一例において、前洗浄プロセスでは、基板を、Ａｒ＋ＰＣのようなアルゴンプラズマを含有した前洗浄ガスにさらす。別の例において、前洗浄プロセスでは、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．より入手可能なＳＩＣＯＮＩ（商標）前洗浄プロセスのようなプラズマエッチングプロセスチャンバ内で、アンモニア（ＮＨ３）と三フッ化窒素（ＮＦ３）ガス混合物を使用して、基板表面上のネイティブ酸化物を除去するために、基板をプラズマエッチングプロセスにさらす。別の例では、基板を、緩衝酸化エッチング（ＢＯＥ）プロセス、ＳＣ１プロセス、ＳＣ２プロセス、またはＨＦ−ｌａｓｔプロセスのような湿式洗浄プロセスにさらす。
[0022]一実施形態では、ＡＬＤプロセスまたはＣＶＤプロセス中に、基板上にコバルトシリサイド材料を堆積し、別のＡＬＤプロセスまたは別のＣＶＤプロセス中に、コバルトシリサイド材料上に金属コバルト材料を堆積する。堆積チャンバまたはアニールチャンバ内で、基板をアニールプロセスにさらすことができる。金属接触材料（例えば、Ｗ、Ｃｕ、Ａｌ、またはこれらの合金）を基板上に堆積し、次に基板を平坦化プロセスにさらすことができる。シード層、バルク層、充填層、またはこれらの組み合わせを形成するために、金属接触材料を１つの堆積プロセスまたは複数の堆積プロセスにおいて堆積することができる。別の実施形態では、金属接触材料を堆積する前に、金属コバルト材料上にバリア層を堆積することができる。
[0023]一例では、コバルトシリサイド材料と金属コバルト材料を、同じＡＬＤチャンバまたはＣＶＤチャンバ内において堆積する。別の例では、同じＡＬＤチャンバまたはＣＶＤチャンバ内において、コバルトシリサイド材料と金属コバルト材料を堆積し、基板をアニールすることができる。別の例では、同じＡＬＤチャンバまたはＣＶＤチャンバ内において、コバルトシリサイド材料と金属コバルト材料を堆積し、アニールチャンバ内において基板をアニールする。別の例では、コバルトシリサイド材料と金属コバルト材料を別々のＡＬＤチャンバまたはＣＶＤチャンバ内において堆積し、アニールチャンバ内において基板をアニールする。また別の例では、ＡＬＤチャンバまたはＣＶＤチャンバ内においてコバルトシリサイド材料を堆積し、アニールチャンバ内において基板をアニールし、別のＡＬＤチャンバまたはＣＶＤチャンバ内において金属コバルト材料を堆積する。別の例では、ＡＬＤチャンバまたはＣＶＤチャンバ内でコバルトシリサイド材料を堆積し、別のＡＬＤチャンバまたはＣＶＤチャンバ内で金属コバルト材料を堆積し、アニールチャンバ内で基板をアニールする。
[0024]別の実施形態では、同じＡＬＤチャンバまたはＣＶＤチャンバ内でコバルトシリサイド材料と金属コバルト材料を堆積し、金属コバルト材料上に金属接触材料を堆積し、基板に平坦化プロセスを施し、アニールチャンバ内で基板をアニールする。別の例では、同じＡＬＤチャンバまたはＣＶＤチャンバ内でコバルトシリサイド材料と金属コバルト材料を堆積し、金属コバルト材料上に金属接触材料を堆積し、アニールチャンバ内で基板をアニールし、基板を平坦化プロセスにさらす。
[0025]別の実施形態では、ＡＬＤチャンバまたはＣＶＤチャンバ内で、基板のシリコン含有面上に第１金属コバルト材料を堆積する。ＡＬＤまたはＣＶＤチャンバ内で基板にアニールプロセスを施し、サリサイドプロセスによってコバルトシリサイド材料を形成する。次に、異なるＡＬＤまたはＣＶＤチャンバ内で、コバルトシリサイド材料上に第２金属コバルト材料を堆積する。
[0026]上で述べた本発明の特徴を詳細に理解できる方法、上で簡単に要約した本発明のさらに具体的な記述は、添付の図面にもいくつかが図示された実施形態を参照することで得られる。しかし、添付の図面は本発明の典型的な実施形態のみを図示したものであり、したがって、本発明は他の同等の有効な実施形態をも許可するものであるため、本発明の範囲を限定するものとして考慮されるべきできはないことに留意されたい。
[0054]ここで示す本発明の実施形態は、コバルトシリサイド材料、金属コバルト材料、またこれ以外のコバルト含有材料を堆積チャンバ内で形成する方法および装置について記述する。基板上に材料を堆積させ、形成するプロセスシステムは、少なくとも１個の前洗浄チャンバ、少なくとも１つの堆積チャンバ、少なくとも１つのアニールチャンバを設けていてもよい。一般的に、本システムは、少なくとも1個のＣＶＤチャンバおよび／または少なくとも１個のＡＬＤチャンバを設けている。前洗浄プロセス中に、基板のシリコン含有面がさらす。次に、一実施形態では、基板上にコバルトシリサイド材料を堆積し、金属コバルト材料を堆積し、さらにオプションでバリア層を堆積することができ、さらにこの上に金属接触材料を堆積する。堆積プロセス並びにこの後の平坦化プロセスのいずれかの前、最中、後に、この基板を少なくとも１回のアニールプロセスにさらす。
[0055]図１は、ここで記述している堆積プロセスおよびアニールプロセスのうち少なくとも１つの実施形態を実行するのに適した統合型マルチチャンバ基板処理システムを示す。堆積プロセスおよびアニールプロセスは、少なくとも１個のＡＬＤチャンバ、少なくとも1個のＣＶＤチャンバ、少なくとも１個のＰＶＤチャンバ、または少なくとも１個のアニールチャンバが内設されているマルチチャンバプロセスシステムまたはクラスタツール内で実行できる。ここで記述したプロセス中に使用できる処理プラットホームには、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｉｎｃ．より市販されているＥＮＤＵＲＡ（登録商標）処理プラットホームがある。
[0056]図１は、処理プラットホームシステム３５の一実施形態の略平面図であり、この処理プラットホームシステムは、２個の移送チャンバ４８、５０、および移送チャンバ４８、５０の内部にそれぞれ配置された移送ロボット４９、５１、さらに、２個の移送チャンバ４８、５０上に配置されている複数のプロセスチャンバ３６、３８、４０、４１、４２、４３を含んでいる。第１移送チャンバ４８と第２移送チャンバ５０は、クールダウンチャンバまたはプレ加熱チャンバを備えていてもよい通過チャンバ５２によって分けられている。基板の取り扱い中に、第１移送チャンバ４８と第２移送チャンバ５０が異なる圧力で動作する際には、通過チャンバ５２をポンプダウンまたは通気することも可能である。例えば、第１移送チャンバ４８を約１００ミリトール（ｍＴｏｒｒ）〜５トール（Ｔｏｒｒ）の範囲内の圧力、例えば約４００ミリトールで動作させ、第２移送チャンバ５０を約１×１０−５〜１×１０−８トールの範囲内の圧力、例えば約１×１０−７トールで動作させることができる。処理プラットホームシステム３５は、マイクロプロセッサコントローラ５４のプログラミングにより自動化されている。
[0057]第１移送チャンバ４８は２個の脱気チャンバ４４、２個のロードロックチャンバ４６、反応性前洗浄チャンバ４２、さらに、好ましくは長射程の物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバや通過チャンバ５２である、例えばＡＬＤプロセスチャンバやＰＶＤチャンバのようなチャンバ３６に結合している。前洗浄チャンバ４２は、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．より市販の前洗浄ＩＩ（ＰｒｅＣｌｅａｎ ＩＩ）チャンバであってもよい。基板（図示せず）を、ロードロックチャンバ４６を通って処理プラットホームシステム３５内に配置する。この後、基板を、脱気チャンバ４４および前洗浄チャンバ４２の中でそれぞれ連続的に脱気および洗浄する。移送ロボット４９が、脱気チャンバ４４と前洗浄チャンバ４２の間で基板を移動する。次に、基板をＡＬＤチャンバまたは長射程のＰＶＤチャンバのようなチャンバ３６内へ移送してよく、ここで上に材料が堆積される。
[0058]第２移送チャンバ５０は、プロセスチャンバ３８、４０、４１、４３のクラスタに結合している。一例では、チャンバ３８、４０は、コバルトシリサイド、金属コバルト、またはタングステンのような作業者が望む材料を堆積するためのＡＬＤチャンバであってもよい。別の例では、チャンバ３８、４０は、作業者が望むタングステンのような材料を堆積させるためのＣＶＤチャンバであってもよい。適切なＣＶＤチャンバの一例には、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．より市販されているＷＸＺ（商標）チャンバが含まれる。ＣＶＤチャンバを、ＡＬＤ技術、並びに従来のＣＶＤ技術によって材料を堆積させるように適合できる。チャンバ４１、４３は、基板を低圧あるいは超低圧においてアニールできる急速熱アニール（ＲＴＡ）チャンバ、または急速熱プロセス（ＲＴＰ）チャンバであってもよい。ＲＴＡチャンバの一例には、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．より市販のラジアンス（登録商標）（ＲＡＤＩＡＮＣＥ（登録商標））チャンバがある。あるいは、チャンバ４１、４３は、高温でのＣＶＤ堆積およびアニールプロセス、またはイン・シトゥー（ｉｎ−ｓｉｔｕ）での堆積およびアニールプロセスの実行が可能なＷＸＺ（商標）堆積チャンバであってもよい。ＰＶＤ処理した基板を、移送チャンバ４８から通過チャンバ５２を通って移送チャンバ５０内へ移動する。この後、基板を材料堆積およびアニールにさらすために、移送ロボット５１が、プロセスに必要な材料堆積およびアニールのためのプロセスチャンバ３８、４０、４１、４３のうちの１個または複数の間で基板を移動する。
[0059]ＲＴＡチャンバ（図示せず）を処理プラットホームシステム３５の第１移送チャンバ４８上に配置することで、基板を処理プラットホームシステム３５から除去する前に、あるいは、第２移送チャンバ５０へ移送する前に、堆積後アニールプロセスを提供するようにすることも可能である。
[0060]図示はないが、それぞれのチャンバ内で圧力を独立的に規制するために、各移送チャンバおよびプロセスチャンバの各々と流体連通させた複数の真空ポンプが配置されている。このポンプにより、装置のロードロックチャンバからプロセスチャンバまでにわたって、上昇する圧力の真空勾配が確立される。
[0061]あるいは、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．が製造しているＤＰＳ（登録商標）（デカップルドプラズマソース）チャンバのようなプラズマエッチングチャンバを処理プラットホームシステム３５に、あるいは別個のプロセスシステム内に結合させることで、堆積した金属のＰＶＤ金属堆積および／またはアニール後に未反応であった金属を除去するために基板表面のエッチングを行うようにすることも可能である。例えば、アニールプロセスによってコバルトおよびシリコン材料からコバルトシリサイドを形成する場合に、エッチングチャンバを使用して、未反応であったコバルト材料を基板表面から除去することができる。本発明はまた、例えば湿式エッチングチャンバといった上記以外のエッチングプロセスおよび装置を、ここで記述したプロセスおよび装置と共に使用することも考慮する。
[0062]図２は、ここで記述したＡＬＤ、ＣＶＤ、ＰＶＤ、またはアニールプロセスのうち少なくとも１つの実施形態を実行するのに適した一体化されたマルチチャンバ基板処理システム３５の別の実施形態の略平面図である。一実施形態では、第１移送チャンバ４８は、プロセスチャンバ３８、４０、４１、４３のクラスタ、２個のロードロックチャンバ４６、通過チャンバ５２に結合している。チャンバ４１、４３は、基板を低圧または超低圧においてアニールできる、例えばＲＡＤＩＡＮＣＥ（登録商標）チャンバのようなＲＴＡチャンバであってもよく、また、チャンバ３８、４０は、例えばＷＸＺ（商標）チャンバのようなＡＬＤチャンバまたはＣＶＤチャンバである。第１移送チャンバ４８は、約１×１０−５〜１×１０−８トールの範囲の圧力、例えば約１×１０−７トールの圧力において動作でき、第２移送チャンバ５０は、約１００ミリトール〜約５トールの範囲の圧力、例えば約４００ミリトールの圧力において動作できる。
[0063]あるいは、チャンバ４１、４３は、高温ＣＶＤ堆積、アニールプロセス、またはイン・シトゥーでの堆積およびアニールプロセスを実行できるＷＸＺ（商標）チャンバであってもよい。通過チャンバ５２はさらに、加熱、冷却、搬送機能の実行に加えて、脱気チャンバとして機能することもできる。
[0064]第２移送チャンバ５０は、反応性前洗浄チャンバ４２、１または複数の長射程の物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ３６、通過チャンバ５２と結合している。第２移送チャンバ５０の構造により、より高圧の移送チャンバ４８へ移送する前に、例えばプラズマ洗浄法による基板の前洗浄や、１×１０−８トールの真空圧力でのＰＶＤ堆積を行うことが可能になる。第１移送構造によって、基板除去の前に、ロードロック４６付近の移送チャンバ内においてＰＶＤプロセスよりも高圧でのプロセス、例えばアニールを実行できるようになる。この実施形態におけるより高圧の第１移送チャンバ４８を用いれば、第１移送チャンバ４８において約１×１０−５〜１×１０−８トールの範囲の近真空圧を使用した処理プラットホームシステム３５の構造よりも、ポンプダウン回数と機器コストを低減することが可能になる。
[0065]図３は、長射程の物理気相堆積チャンバ３６の一実施形態を図示する。長射程のＰＶＤチャンバに適した例には、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．より市販されているＡＬＰＳ（登録商標）ＰｌｕｓおよびＳＩＰ ＥＮＣＯＲＥ（登録商標）ＰＶＤプロセスチャンバがある。
[0066]一般的には、長射程のＰＶＤチャンバ３６は、ターゲット１４２のようなスパッタリングソースと、半導体基板１５４を上に受容するための基板支持ペデスタル１５２を設けており、地上に設置した包囲壁１５０内に配置されている。この包囲壁は図示のようなチャンバ壁か、または地上に設置したシールドであってもよい。
[0067]チャンバ３６は、地上に設置した伝導性アルミニウムアダプタ１４４上に誘電アイソレータ１４６を挟んだ状態で支持され、Ｏリング（図示せず）によって密封されたターゲット１４２を含んでいる。ターゲット１４２は、スパッタリング中に基板１５４表面上に堆積する材料を備えており、さらに、金属シリサイド層の形成に使用される、コバルト、コバルトシリサイド、ルテニウム、ロジウム、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、プラチナ、ニッケル、鉄、ニオビウム、パラジウム、これらの合金、これらの組み合わせを含んでいてもよい。例えば、エレメンタルコバルト、コバルトシリサイド、ニッケルコバルト合金、コバルトタングステン合金、コバルトニッケルタングステン合金、ドープしたコバルトニッケル合金、またはニッケル鉄合金を、合金ターゲットまたはマルチターゲットを使用してチャンバ内に堆積させることができる。ターゲット１４２はまた、金属表面層とより実用的な金属の裏張り板との結合合成物を含んでいてもよい。
[0068]ペデスタル１５２は、スパッタ被覆する基板１５４を、ターゲット１４２の主面とは反対側の平面に対向して支持する。この基板支持ペデスタル１５２は、ターゲット１４２のスパッタリング面とほぼ平行に配置された平坦な基板受容面を有する。ペデスタル１５２は、下部チャンバ壁１６０に接続した蛇腹１５８を通って垂直方向に移動することで、基板１５４を、チャンバ３６の下方部分におけるロードロックバルブ（図示せず）を介してペデスタル１５２上に移送し、その後、堆積位置へと上昇させることができる。処理ガスが、ガス源１６２からマスフローコントローラ１６４を通ってチャンバ３６の下方部分内に供給される。
[0069]チャンバ３６に結合している制御可能な直流電源１４８を使用して、負圧またはバイアスをターゲット１４２に対して印加することができる。ＲＦ電源１５６をペデスタル１５２に接続することで、基板１５４上に負直流自己バイアスを誘発させることができるが、別の用途では、ペデスタル１５２を接地するか、または電気的に浮遊された状態にすることができる。
[0070]ターゲット１４２の裏には回転可能なマグネトロン１７０が位置決めされており、このマグネトロン１７０は、チャンバ３６の中心軸および基板１５４と一致する回転シャフト１７６に接続したベースプレート１７４で支持された複数の馬蹄形磁石１７２を含んでいる。馬蹄形磁石１７２は、典型的には腎臓の形状をした閉鎖パターンに配列されている。磁石１７２は、チャンバ３６内にほぼ平行に、またターゲット１４２の前面に接近して磁場を発生させて電子を捕獲することより、局部的なプラズマ密度を増加させ、スパッタリング速度を加速させる。磁石１７２がチャンバ３６の上部周囲に電磁界を発生させると、磁石１７２が回転することによってこの電磁界が回転する。これがプロセスのプラズマ密度に影響を与えることで、ターゲット１４２をより均等にスパッタリングできるようになる。
[0071]本発明のチャンバ３６は、地上に設置した下部シールド１８０を含んでおり、この下部シールド１８０は、図４の展開断面図においてより明確に図示しているように、アダプタ１４４の張出部１８４上に支持され、これと電気的に接続している上方フランジ１８２を有している。下部シールド１８０のフランジ１８２上にはダークスペースシールド１８６が支持されており、このダークスペースシールド１８６およびフランジ１８２が、ダークスペースシールド１８６の上方面に凹んだ状態で留められたネジのような固定具（図示せず）によって、ネジを受容するためのタップ穴が開いたアダプタの張出部１８４に対して固定されている。この金属製のねじ山付き接続部により、２個のシールド１８０、１８６をアダプタ１４４に設置できるようになる。次に、アダプタ１４４が密封され、アルミニウム製のチャンバ側壁１５０に設置される。典型的に、両方のシールド１８０、１８６は硬質で非磁性のステンレス鋼で形成されている。
[0072]ダークスペースシールド１８６は、狭いギャップ１８８を間に設けてターゲット１４２の環状の側部凹部と密接に合致する上方部分を有しており、上記の狭いギャップ１８８は、ターゲット１４２の電気短絡の原因となるプラズマ貫通と、これにより誘電アイソレータ１４６が金属層でスパッタ被覆されることとを防止できるよう十分狭く設けられている。ダークスペースシールド１８６はまた、下部シールド１８０とダークスペースシールド１８６の間の境界がスパッタ堆積させた金属によって結合してしまうことを防止する、下方に突出した先端１９０を含んでいる。
[0073]図３の全体図に戻ると、下部シールド１８０は下方へ延びて、第１直径の上方のほぼ管状形の部分１９４と、第２直径の下方のほぼ管状形の部分１９６とを形成しており、さらに、アダプタ１４４の壁とチャンバ壁１５０にほぼ沿って延び、ペデスタル１５２の頂面にまで達している。下部シールド１８０はまた、半径方向に延びた下部１９８と、ペデスタル１５２のすぐ外側にあたる上方へ延びた内部１００とを含んだボール型の下部を有する。ペデスタル１５２が下方のロード位置にある際には、下部シールド１８０の、上方へ延びた内部１００の上部にカバーリング１０２が搭載され、一方、ペデスタル１５２が上方の堆積位置にある際には、このカバーリング１０２はペデスタル１５２の外方円周に位置することでペデスタル１５２をスパッタ堆積から保護する。追加の堆積リング（図示せず）を使用して、基板１５４の外周を堆積から保護してもよい。
[0074]チャンバ３６はまた、基板上に材料をより指向的にスパッタリングするようにも適合できる。１つの態様では、ターゲット１４２と基板支持ペデスタル１５２の間にコリメータ１１０を位置決めし、より均一で対称的な堆積材料のフラックスを基板１５４上に提供することにより、指向性スパッタリングを達成できる。
[0075]設置型リングコリメータ（Ｇｒｏｕｎｄｅｄ Ｒｉｎｇ ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）のような金属リングコリメータ１１０が下部シールド１８０の張出部部分１０６上に搭載されることで、コリメータ１１０が設置される。リングコリメータ１１０は外部管状区間と、少なくとも１つの内部同心管状区間とを含み、この内部同心管状区間は、例えば、図５に示すように交差支柱１１８、１２０でつながれた３つの同心管状区間１１２、１１４、１１６であってもよい。外部管状区間１１６は下部シールド１８０の張出部部分１０６上に搭載されている。下部シールド１８０を使用してコリメータ１１０を支持することにより、チャンバ３６の設計とメンテナンスを単純化できる。少なくとも２つの内部管状区間１１２、１１４は、スパッタリングした粒子を部分的にコリメートできる高いアスペクト比アパーチャーを画定するために十分な高さを設けている。さらに、コリメータ１１０の上方面は、バイアスされたターゲット１４２とは反対側の地面（ｇｒｏｕｎｄ ｐｌａｎｅ）として機能し、具体的に、プラズマ電子を基板１５４から遠ざけた状態に維持する。
[0076]本発明と共に使用できるこれ以外のタイプのコリメータには、図６の平面図に部分的に図示したハニカムコリメータ１２４があり、このハニカムコリメータ１２４は、最密配列において六角形アパーチャー１２８を分離する六角形の壁１２６を用いたメッシュ構造を有する。このハニカムコリメータ１２４の利点は、所望であれば、コリメータ１２４の厚さを通常凸型をしたコリメータ１２４の中心から外周にまで変更して、アパーチャー１２８が同様にコリメータ１２４にかけて変化するアスペクト比を有するようにできることである。コリメータは１または複数の凸型側部を有していてもよい。これにより、基板全体にわたってスパッタフラックス密度を条件に合わせて設けることができるため、堆積の均一性が増加する。ＰＶＤチャンバ内で使用できるコリメータが米国特許５,６５０,０５２号に記述されており、上記特許は、ここで記述の本発明の態様および請求項と矛盾しない範囲内で参照により本願明細書に組み込まれる。
[0077]図７Ａに基板支持ペデスタル１５２の一実施形態を示す。基板支持ペデスタル１５２は、高温高真空アニールプロセスでの使用に適している。一般的に、基板支持ペデスタル１５２は、シャフト２４５に結合しているベース部２４０上に配置された加熱部２１０を含んでいる。
[0078]一般的に、加熱部２１０は、熱伝導材料２２０内に配置された加熱素子２５０と、基板支持面２７５を含む。熱伝導材料２２０は、加熱素子２５０と基板支持面２７５との間に効率的な熱伝達が得られる動作温度において十分な熱伝導性を有する任意の材料であってもよい。伝導材料の一例に鋼鉄がある。基板支持面２７５は誘電材料を含んでいてもよく、典型的には、上に基板１５４を受容するほぼ平坦な受容面を含む。
[0079]加熱素子２５０は、伝導材料２２０中に鉛を組み込んだ電導線のような抵抗性加熱素子であってもよく、また、伝導材料２２０に電気を通過させる電気回路を完成させるために提供される。加熱素子２５０の一例に、熱伝導材料２２０内に配置された離散的な加熱コイルがある。コイルを加熱するのに十分なエネルギーを提供するために、電線が電圧源のような電源（図示せず）を電気抵抗性の加熱コイルの端部に接続している。このコイルは、基板支持ペデスタル１５２の範囲を被覆するあらゆる形状であってもよい。必要であれば、２個以上のコイルを使用して加熱能力を追加することができる。
[0080]流体チャンネル２９０を加熱部２１０の表面２２６に結合して、基板支持ペデスタル１５２の加熱または冷却のいずれかを提供することが可能である。流体チャンネル２９０は、離れた場所にある流体源２９４からの液体を循環させるための流体入口および出口を有する、同心リングまたは一連のリング（図示せず）、あるいはこれ以外の所望の構造を含んでいてもよい。流体チャンネル２９０は、基板支持ペデスタル１５２のシャフト２４５内に形成された流体通路２９２によって流体源２９４に接続している。基板支持ペデスタル１５２の実施形態は、電源２９６に結合した加熱素子２５０と、一般的に基板支持面２７５の温度制御を達成する、流体源２９４、即ち液体熱交換器に接続された流体通路２９２内を通過する熱媒体によって冷却される流体チャンネル２９０との両方を含む。
[0081]サーモカップルのような温度センサ２６０を基板支持ペデスタル１５２に取り付けるか、またはこの内部の、例えば加熱部２１０の付近に組み込んで、温度を従来の方法により観察することができる。例えば、測定した温度をフィードバックループにおいて使用することで、電源２９６から加熱素子２５０に印加した電流を、基板温度が所望の温度、あるいは所望の温度範囲内に維持されるよう、またはこれらの温度または温度範囲内において制御されるように制御できる。温度センサ２６０からの信号を受信するために、さらにこれに反応して熱電源２９６または流体源２９４を制御するために、制御ユニット（図示せず）を使用できる。
[0082]加熱および冷却構成部分の電源２９６および流体源２９４は、一般的にチャンバ３６の外に配置されている。流体通路２９２を含むユーティリティ通路が、基板支持ペデスタル１５２のベース部２４０およびシャフト２４５に沿って軸方向に配置されている。シャフト２４５の周囲には保護的な可撓シース２９５が配置されており、この可撓シースは基板支持ペデスタル１５２からチャンバ壁（図示せず）にまで延びて、基板支持ペデスタル１５２とチャンバ３６内部の間における汚染を防止している。
[0083]基板支持ペデスタル１５２は、加熱部２１０の基板支持面２７５に流体的に接続して裏側ガス源（図示せず）まで延びたガスチャンネル（図示せず）をさらに含有してもよい。このガスチャンネルは、加熱部２１０と基板１５４の間に熱伝達ガスまたはマスキングガスの裏側ガス通路を画定する。
[0084]図７Ｂは基板支持ペデスタル１５２の別の実施形態を図示しており、この実施形態では、基板支持ペデスタル１５２は、基板支持ペデスタル１５２の加熱部２１０に搭載された、またはこれを形成する静電チャックを有する。加熱部２１０は電極２３０と、誘電材料２３５で被覆された基板支持面２７５とを含んでいる。電導線（図示せず）は電極２３０を電圧源（図示せず）に結合する。基板１５４を誘電材料２３５に接触させて配置すると、電極２３０に直流電圧が印加されて、基板を握持するための静電引力が作成される。
[0085]一般的に、電極２３０は、熱伝導材料２２０内に、やはりこの材料内に設けられている加熱素子２５０から離間した関係において配置される。一般的に、加熱素子２５０は、熱伝導材料２２０内で電極２３０から垂直方向に離間し、相互に対して平行する形で配置される。典型的に、電極は加熱素子２５０と基板支持面２７５の間に配置されるが、別の構成を使用することもできる。
[0086]上で開示した基板支持ペデスタル１５２の実施形態は、高真空アニールチャンバ内で基板を支持するために使用できる。高真空アニールチャンバは、ブランクターゲット（ｂｌａｎｋ ｔａｒｇｅｔ）が内設された、またはターゲットのない、さらに、バイアスがターゲットまたは基板支持ペデスタルのいずれにも結合していない状態にある、例えば上述の長射程のチャンバ３６のようなＰＶＤチャンバ内に配置された基板支持ペデスタル１５２を含んでいてもよい。
[0087]基板支持ペデスタル１５２の実施形態について上で述べたが、この実施形態は例証目的で提供されているため、本発明の範囲を限定する意味として取ったり解釈されるべきではない。例えば、支持ペデスタルに使用できる適切な静電チャックには、ＭＣＡ（商標）Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｅ−ｃｈｕｃｋ、またはＰｙｒｏｌｙｔｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｅ−ｃｈｕｃｋが含まれ、これらは両方ともカリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ,Ｉｎｃ．より入手可能である。
[0088]ここで記述している基板支持ペデスタル１５２の実施形態は、基板をアニールするために使用することができ、さらに、市販の例えば急速熱アニール（ＲＴＡ）チャンバのようなアニールチャンバを使用して、シリサイド膜を形成すべく基板をアニールすることができる。本発明は、電気めっき結果を拡張させるホットプレート設計や加熱ランプ設計を含んだ様々な熱アニールチャンバ設計の利用を考える。本発明に有効な１つの具体的な熱アニールチャンバに、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＷＸＺ（商標）チャンバがある。本発明に有効な１つの具体的なホットプレート熱アニールチャンバには、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＲＴＰ ＸＥｐｌｕｓ ＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）熱プロセスチャンバがある。１つの具体的なランプアニールチャンバは、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＲＡＤＩＡＮＣＥ（登録商標）熱プロセスチャンバである。
[0089]図１、図２を参照すると、プロセスチャンバ３６、３８、４０、４１、４２、４３のそれぞれはマイクロプロセッサコントローラ５４で制御される。マイクロプロセッサコントローラ５４は、プロセスチャンバを制御するために産業環境で使用できる、任意の形式の汎用コンピュータプロセッサ（ＣＰＵ）、ならびにサブプロセッサのうちの１つであってもよい。コンピュータは任意の適切なメモリ、例えば、ローカルまたはリモートに位置しているランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フロッピーディスクドライブ、ハードドライブ、またはこれ以外のあらゆる形式のデジタル記憶装置を使用できる。様々な支援回路をＣＰＵに結合して、プロセッサを従来の方法で支援することができる。必要に応じてソフトウェアルーチンをメモリに記憶するか、または離れた場所にある第２ＣＰＵによって実行することができる。
[0090]基板１５４がペデスタル１５２上に位置決めされると、プロセス順序ルーチンが実行される。ソフトウェアルーチンは、実行されると、汎用コンピュータを、チャンバ動作をチャンバプロセスを実行するように制御する特定のプロセスコンピュータに転換する。あるいは、ソフトウェアルーチンを、ハードウェア内で特定用途向け集積回路として、または別タイプのハードウェア実現として、もしくはソフトウェアとハードウェアの組み合わせとして実行してもよい。
[0091]動作中、基板１５４が基板支持ペデスタル１５２上に位置決めされ、チャンバ３６内でプラズマが生成される。ターゲット１４２と基板１５４は、少なくとも約９０ｍｍの長射程距離で離間する。基板支持ペデスタル１５２とターゲット１４２は、基板が２００ｍｍである場合に、約１００〜３００ｍｍの距離で離間していてもよい。基板支持ペデスタル１５２とターゲット１４２は、基板が３００ｍｍである場合に、約１５０〜４００ｍｍの距離で離間していてもよい。基板１５４とターゲット１４２の間の離間が基板直径の５０％よりも大きい場合には、長射程のプロセスチャンバを検討する。
[0092]典型的に約０〜２,４００Ｖの負圧をターゲット１４２に対して印加し、ガスをプラズマ状態に励起することで、スパッタリングプロセスが実行される。直流（ＤＣ）電源１４８または別の電源を使用して、例えば約０〜７００Ｖの負のバイアスを基板支持ペデスタル１５２に対して印加することができる。プラズマからのイオンがターゲット１４２に衝突することで、これの下にある基板１５４上に原子およびより大型の粒子がスパッタリングされる。供給される力は電圧で現されるが、この力は電力の単位（例えばキロワット）や、電力密度（例えばｗ／ｃｍ２）の単位で表すこともできる。チャンバ３６に供給する力の量は、スパッタリングの量や、プロセス対象である基板１５４の寸法に応じて変更できる。
[0093]スパッタリングプロセスに使用する処理ガスが、マスフローコントローラ１６４を介してプロセスチャンバ３６内に導入される。この処理ガスには、例えばアルゴン、キセノン、ヘリウム、またはこれらの組み合わせのような、非反応性あるいは不活性種が含まれる。ポンプポート１６８を介して下方チャンバ内に接続している真空ポンプシステム１６６を使用して、チャンバ３６を約１×１０−６トール未満、例えば約１×１０−８トールのベース圧力に維持することができるが、しかし、チャンバ３６内のプロセス圧力は、コバルトスパッタリングの場合で典型的に０．２〜２ミリトール、好ましくは１ミリトール未満に維持される。
[0094]動作中、基板１５４が基板支持ペデスタル１５２上に配置され、裏側ガス源２７２の有無に関わらず加熱素子２５０によって所望のプロセス温度に加熱され、所望のアニール結果が得られるまで十分な時間だけアニールプロセスされて、次にチャンバ３６から除去される。基板支持ペデスタル１５２の加熱素子２５０は基板１５４を約２０℃の室温から約９００℃にまで加熱することができ、流体チャンネル２９０は基板１５４を約０℃の温度にまで冷却することができる。一般的に加熱素子２５０と流体チャンネル２９０の組み合わせを使用して、基板１５４の温度を約１０〜９００℃に制御し、基板支持ペデスタル１５２中に使用する材料の性質と、チャンバ３６内での基板のプロセスに使用するプロセスパラメータとにさらす。
金属および金属シリサイドバリアの堆積プロセス
[0095]ここで記述しているプロセスの実施形態は、特徴画成部について、金属およびコバルトシリサイドバリア層の堆積に関連する。一実施形態では、シリコン含有材料上に金属コバルト層を堆積させ、これをアニールしてコバルトシリサイド層を形成する。コバルトシリサイド層上に第２金属コバルト層を堆積させる。次に、少なくとも１つの金属接触材料を堆積させて特徴を充填する。金属シリサイド層を形成するためのアニールプロセスを多数のアニールステップにおいて実行することができる。第１金属層と第２金属層の堆積、さらに、あらゆる必要なアニールステップを、１つの真空プロセスシステム内で真空を中断することなく実行することが好ましい。
[0095]ここで記述しているプロセスの実施形態は、特徴画成部について、金属およびコバルトシリサイドバリア層の堆積に関連する。一実施形態では、シリコン含有材料上に金属コバルト層を堆積させ、これをアニールしてコバルトシリサイド層を形成する。コバルトシリサイド層上に第２金属コバルト層を堆積させる。次に、少なくとも１つの金属接触材料を堆積させて特徴を充填する。金属シリサイド層を形成するためのアニールプロセスを多数のアニールステップにおいて実行することができる。第１金属層と第２金属層の堆積、さらに、あらゆる必要なアニールステップを、１つの真空プロセスシステム内で真空を中断することなく実行することが好ましい。
[0096]一実施形態では、シリコン含有材料の上にコバルトシリサイド層を堆積させる。このコバルトシリサイド層の上に金属コバルト層を堆積させる。この後、少なくとも１つの金属接触材料を堆積させて特徴を充填してもよい。アニールプロセスは、それぞれの堆積プロセスの前、最中、後に実行することができ、また、このアニールプロセスは、１つの真空プロセスシステム内で真空を中断せずに実行されることが好ましい。
[0097]第１金属の堆積を行ったのと同じチャンバ、すなわち真空アニールチャンバのようなアニールチャンバの中で、または、次の材料を堆積させている最中、例えば第２金属のＣＶＤ中に、第１アニールステップを実行することができる。第２金属を堆積させる前、または後に、第２アニールステップを実行できる。第２アニールプロセスは第１アニールプロセスよりも高いアニール温度を有することが一般的である。
[0098]好ましくは、金属層をＣＶＤ技術で堆積する前、またはこの堆積と同時に、金属シリサイド層を堆積チャンバまたはプロセスシステム内といったイン・シトゥーにおいて、真空を中断することなく形成することができる。ここでは「イン・シトゥー（ｉｎ−ｓｉｔｕ）」という言葉を、真空を中断したり（例えば、チャンバを開ける）、または別個の装置またはシステムへ移送したりせずに、２つまたはこれ以上のプロセスを、同一のチャンバまたは同一のプロセスシステム内で実行することとして幅広く定義している。
[0099]例えば、金属堆積を行ったのと同じプロセスチャンバ内でイン・シトゥー・アニールを実行したり、堆積チャンバに近いプロセスチャンバ内でイン・シトゥー堆積を実行することが可能であり、両チャンバとも移送チャンバに結合されており、また、プロセス中に移送チャンバ上の真空は中断されない。
[00100]さらなる例では、イン・シトゥープロセスを、同一のプロセスシステム上で別個のプロセス圧力において実行することができる。例えば、処理プラットホームシステム３５内の第１および第２移送チャンバ４８、５０のそれぞれの上に配置されたプロセスチャンバ内やアニールチャンバ内において、処理プラットホームシステム３５上の真空を中断したり、基板を別のプロセスシステムに移送することなく、基板のプロセスを実行できる。
[00101]以下に示す材料は、コバルトまたはニッケル層膜からの金属シリサイド層の形成を表すが、本発明はこれ以外にも、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、プラチナ、鉄、ニオビウム、パラジウム、またはこれらの組み合わせを含む材料、さらに、この他のニッケルコバルト合金、コバルトタングステン合金、コバルトニッケルタングステン合金、ドープトコバルトとニッケルの合金、またはニッケル鉄合金を含む合金を使用して、ここで記述しているとおりに金属シリサイド材料を形成することを考慮する。
反応性前洗浄
[00102]基板上に金属を堆積する前に、基板１５４の表面を洗浄して、さらした箇所に形成された酸化物のような汚染物を除去することができる。この洗浄プロセスは、フッ化水素酸溶液へさらすような湿式エッチングプロセスによって、または、水素やアンモニアのような不活性ガスや還元ガス、あるいはこれらの組み合わせのプラズマにさらさせるプラズマ洗浄プロセスによって実行できる。また、この洗浄プロセスをプロセスステップ同士の間に実行して、プロセス中における基板表面の汚染を最小化することも可能である。
[00102]基板上に金属を堆積する前に、基板１５４の表面を洗浄して、さらした箇所に形成された酸化物のような汚染物を除去することができる。この洗浄プロセスは、フッ化水素酸溶液へさらすような湿式エッチングプロセスによって、または、水素やアンモニアのような不活性ガスや還元ガス、あるいはこれらの組み合わせのプラズマにさらさせるプラズマ洗浄プロセスによって実行できる。また、この洗浄プロセスをプロセスステップ同士の間に実行して、プロセス中における基板表面の汚染を最小化することも可能である。
[00103]プラズマ洗浄プロセスは、ここで記述している前洗浄ＩＩ（ＰｒｅＣｌｅａｎ ＩＩ）プロセスチャンバおよびＲＰＣ＋プロセスチャンバ内で実行することができる。両方のチャンバとも、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から市販されている。１つの態様では、反応性前洗浄プロセスは、アルゴン、ヘリウム、水素、窒素、フッ素含有化合物、およびこれらの組み合わせといった、１または複数のガスのプラズマからラジカルを形成する。例えば、前洗浄ガスは四フッ化炭素（ＣＦ４）と酸素（Ｏ２）の混合物、またはヘリウムと三フッ化窒素（ＮＦ３）の混合物を含んでいてもよい。好ましい例では、前洗浄ガスはアルゴンプラズマである。別の例では、前洗浄ガスは水素プラズマを含有している。別の例では、前洗浄ガスはヘリウムと三フッ化窒素の混合物を含有する。
[00104]典型的に、プラズマは、約５００〜２，０００ワットのＲＦ電力を、約２００ｋＨｚ〜１１４ＭＨｚの周波数において印加して生成される。典型的に、２００ｍｍの基板の場合で、ヘリウムの流れは約１００〜５００ｓｃｃｍであってもよく、三フッ化窒素の流れは約１００〜５００ｓｃｃｍであってもよい。プラズマ処置は約１０〜１５０秒間継続する。プラズマは１または複数の処置サイクルにおいて生成され、サイクル同士の間にパージされることが好ましい。例えば、それぞれ約３５秒間継続する４つの処置サイクルが有効である。
[00105]別の態様では、基板１５４は、まずアルゴンプラズマを使用して、次に水素プラズマを使用して前洗浄される。原子数が約５０％アルゴンよりも大きい第１前洗浄ガスを、約０．８ミリトールの圧力において導入することができる。アルゴンガスのプラズマは基板１５４に衝突して、基板１５４をアルゴンスパッタ洗浄環境にさらす。アルゴンプラズマは、約５０〜５００ワットのＲＦ電力を印加することで生成されることが好ましい。反応性水素プラズマでは容易に除去できない堆積物を除去するのに十分な洗浄時間を提供するために、アルゴンプラズマは約１０〜３００秒の時間維持される。
[00106]アルゴンプラズマの次に、チャンバ圧を約１４０ミリトールに上昇させ、本質的に水素とヘリウムで構成された第２前洗浄ガスをプロセス領域内に導入する。処理ガスは水素約５％、ヘリウム約９５％を備えることが好ましい。水素プラズマは、約５０〜５００ワットの電力を印加することで生成される。水素プラズマは、約１０〜３００秒間維持される。
金属の堆積
[00107]第１金属層を、チャンバ３６内に配置した基板１５４上に第２金属層「プラグ」のためのバリア層として堆積するか、あるいは、基板ペデスタル１５２上に堆積およびアニールして、真空を中断することなく金属シリサイド層を形成することができる。基板１５４にはシリコンまたは酸化シリコンのような誘電材料が配置されており、一般的に、内部に金属膜を堆積させる特徴を限定するためにパターニングされるか、または金属シリサイド膜が形成される。第１金属層は、物理気相堆積技術、ＣＶＤ技術、または原子層堆積技術によって堆積させることができる。
[00107]第１金属層を、チャンバ３６内に配置した基板１５４上に第２金属層「プラグ」のためのバリア層として堆積するか、あるいは、基板ペデスタル１５２上に堆積およびアニールして、真空を中断することなく金属シリサイド層を形成することができる。基板１５４にはシリコンまたは酸化シリコンのような誘電材料が配置されており、一般的に、内部に金属膜を堆積させる特徴を限定するためにパターニングされるか、または金属シリサイド膜が形成される。第１金属層は、物理気相堆積技術、ＣＶＤ技術、または原子層堆積技術によって堆積させることができる。
[00108]ＰＶＤプロセスでは、上述のＰＶＤチャンバ３６を使用して金属を堆積している。堆積させる、コバルトのような材料のターゲット１４２をチャンバ３６の上方部分に堆積させる。チャンバ３６に基板１５４を提供し、基板支持ペデスタル１５２の上に配置する。チャンバ３６内に処理ガスを約５〜３０ｓｃｃｍの流量において導入する。チャンバ圧は、正角ＰＶＤ金属層の堆積を促進するために約５ミリトール未満に維持される。好ましくは、約０．２〜２ミリトールのチャンバ圧が、堆積中に使われてよい。より好ましくは、約０．２〜１．０ミリトールのチャンバ圧が、基板上にコバルトをスパッタリングするために十分であることが観察されている。
[00109]プラズマは、約０ボルト（Ｖ）〜−２，４００ボルト（Ｖ）の負圧をターゲット１４２に印加することで生成される。例えば、２００ｍｍの基板上の材料をスパッタリングするために、約０ボルト（Ｖ）〜−１，０００Ｖの負圧をターゲット１４２に印加する。約０〜−７００Ｖの負圧を基板支持ペデスタル１５２に印加すると、基板表面にスパッタリングした材料の方向性を向上させることができる。堆積プロセス中、基板１５４は約１０〜６００℃の温度に維持される。
[00110]堆積プロセスの一例では、アルゴンのような不活性ガスを約５〜３０ｓｃｃｍの流量でチャンバ３６内に導入するが、この場合、約０．２〜１．０ミリトールのチャンバ圧を維持し、また、ガスを励起させてプラズマ状態にするために、ターゲット１４２に約０〜１，０００ボルトの負のバイアスを印加し、スパッタリングプロセス中に基板１５４の温度を約１０〜６００℃、好ましくは約５０〜３００℃、より好ましくは約５０〜１００℃に維持し、２００ｍｍの基板の場合に、ターゲット１４２を基板表面から約１００〜３００ｍｍの間隔で離間させる。コバルトは、このプロセスを使って、約３００〜２０００Å／分の速度でシリコン材料の上に堆積させることができる。コリメータ１１０または１２４を、ここで記述したプロセスと共に、堆積速度への有害な影響を最小にしながら使用することができる。
[00111]図示されていないが、上述のコバルトシリサイド、コバルト、またはニッケルのようなバリア材料を、図１、図２に示した装置を使用し、別の方法で堆積させることができる。コバルト材料はＣＶＤ技術、ＡＬＤ技術、イオン化した磁気プラズマＰＶＤ（ＩＭＰ−ＰＶＤ）技術、自己イオン化したプラズマＰＶＤ（ＳＩＰ−ＰＶＤ）技術、無電解堆積プロセス、あるいはこれらの組み合わせによって堆積させることができる。例えば、コバルト材料を、図１に示すような処理プラットホームシステム３５のチャンバ３８のようなＣＶＤチャンバ内でＣＶＤによって、あるいは、図１に示すように位置３８に配置したＡＬＤチャンバまたはＣＶＤチャンバの内部でＡＬＤによって堆積させることが可能である。基板は、処理プラットホームシステム３５内の様々なチャンバ間で、真空を中断したり、基板を他の外部環境条件にさらすことなく移送することができる。
[00112]あるいは、タングステンのような第２金属を堆積させる前に、チタンまたは窒化チタンのようなバリア材料の層を第１金属層の上に堆積させてもよい。バリア材料の層によって、第２金属層の下にある基板またはシリコン材料への中間層拡散に対する抵抗性が向上する。さらに、バリア材料の層は第１および第２金属層の間の中間層付着を向上させることができる。適切なバリア層材料には、チタン、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、タングステン、窒化タングステン、チタン・タングステン合金、これらの派生物およびこれらの組み合わせが含まれる。バリア材料の層は、ＣＶＤ技術、ＡＬＤ技術、ＩＭＰ−ＰＶＤ技術、ＳＩＰ−ＰＶＤ技術、またはこれらの組み合わせにより堆積させることが可能である。
タングステンの堆積
[00113]１つの態様では、次に基板はＣＶＤチャンバへ移送され、ここで、コバルトやニッケルのような第１金属層の上にタングステンのような第２金属層を堆積される。タングステンの堆積はＣＶＤ技術によって行う。タングステンは、コバルトシリサイドのような金属シリサイドの形成を開始するために、十分な温度、例えば約３００〜５００℃において堆積されうる。金属シリサイドは第１金属層の一部または全てから形成することができる。
[00113]１つの態様では、次に基板はＣＶＤチャンバへ移送され、ここで、コバルトやニッケルのような第１金属層の上にタングステンのような第２金属層を堆積される。タングステンの堆積はＣＶＤ技術によって行う。タングステンは、コバルトシリサイドのような金属シリサイドの形成を開始するために、十分な温度、例えば約３００〜５００℃において堆積されうる。金属シリサイドは第１金属層の一部または全てから形成することができる。
[00114]材料を堆積する前に、ＷＸＺ（商標）のようなプロセスチャンバ内でアニールステップを実行できる。このようなアニールステップは約３００〜９００℃の範囲内、例えば約３００〜４００℃の温度で実行される。任意のタングステン材料を堆積する前に、シリコンの薄膜または「シリコンソーク」をバリア層上に堆積させることができる。シリコンの堆積は、タングステン材料の堆積と同じチャンバを用いてイン・シトゥーで実行される。これに加えて、主要タングステン堆積の前にタングステン核形成ステップを実行できる。タングステン核形成ステップは、主要タングステン堆積またはこれ以降のタングステン堆積を行ったのと同じＣＶＤチャンバ内で、ＡＬＤ技術またはＣＶＤプロセスによってイン・シトゥーで実行される。
[00115]タングステンＣＶＤプロセスの一例には、シリコンソーク層としても知られるシリコン層の堆積、タングステン核形成層堆積、主たる又はバルク（大量）タングステン堆積が含まれる。シリコン層の堆積は、シランガス（例えば、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、あるいはこの派生物）をチャンバ３６内に約５０〜１００ｓｃｃｍの流量で導入し、例えば水素（Ｈ２）のような反応ガスを約５００〜５，０００ｓｃｃｍの流量で同チャンバ内に導入し、アルゴンまたは窒素のような不活性ガスをチャンバ３６内に約５００〜５，０００ｓｃｃｍの流量で導入し、チャンバ圧を約１００ミリトール〜３００トールに維持し、基板温度を約３００〜５００℃に維持しながら行う。このプロセスは、約５〜３０秒間の時間にわたって実行できる。通常、シリコン層は１，０００Å以下の厚さに堆積される。
[00116]タングステン核形成層は次を含むプロセスによって堆積される：タングステン六フッ化物（ＷＦ６）またはこの派生物のようなタングステン前駆物質ガスを、約５〜６０ｓｃｃｍの流量でチャンバ３６内に導入し、シランガス（例えば、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、またはこの派生物）を、約５〜６０ｓｃｃｍの流量でチャンバ３６内に導入し、水素（Ｈ２）のような反応ガスを約５００〜５，０００ｓｃｃｍの流量でチャンバ３６内に導入し、アルゴンまたは窒素のような不活性ガスを、約５００〜５，０００ｓｃｃｍの流量でチャンバ３６内に導入し、チャンバ圧を約１００〜３００トールに維持し、基板温度を約３００〜５００℃に維持する。このプロセスは、約５〜３０秒の時間にわたって実行することができる。通常、この核形成層は約１，０００Å以下の厚さに堆積される。
[00117]次に、次を含むプロセスによってタングステン核形成層上にタングステン層を堆積させる：タングステン六フッ化物またはこの派生物のようなタングステン前駆物質ガスを、約２５〜２５０ｓｃｃｍの流量でチャンバ３６内に導入し、水素（Ｈ２）のような反応ガスを約５００〜５，０００ｓｃｃｍの流量でチャンバ３６内に導入し、アルゴンや窒素のような不活性ガスを、約５００〜５，０００ｓｃｃｍの流量でチャンバ３６内に導入し、チャンバ圧を約１００ミリトール〜３００トールに維持し、基板温度を約３００〜９００℃に維持する。このプロセスは約５〜３００秒間にわたり、あるいは所望の厚さが達成されるまで実行し続けることができる。タングステンの堆積速度は約１，０００〜３，０００Å／分である。
[00118]主要タングステン堆積プロセス中に、基板の温度は、基板１５４上のシリコン材料、およびこの上に堆積した第１金属層から金属シリサイド層の形成を開始するのに十分な温度に維持される。例えば、タングステン堆積と同時に、拡散バリア性質を持ったシリサイド層を形成するために、約３００〜４００℃のように約３００〜９００℃の範囲内の基板温度を維持することができる。
[00119]タングステン堆積プロセスの一例には、次の要領で形成したシリコンソーク層が含まれる；シランガスを約７５ｓｃｃｍの流量で導入し、水素（Ｈ２）を約１，０００ｓｃｃｍの流量で導入し、アルゴンまたは窒素を約１，５００ｓｃｃｍの流量で導入し、チャンバ圧を約９０トールに維持し、基板温度を約４２５℃に維持する。このプロセスは、約１０〜２０秒間にわたって実行できる。核形成層は次の要領で堆積する；タングステン六フッ化物を約２０ｓｃｃｍの流量で、シランガスを約１０ｓｃｃｍの流量で、水素ガスを約３，０００ｓｃｃｍの流量で、アルゴンを約３，０００ｓｃｃｍの流量で導入し、チャンバ圧を約３０トールに維持し、基板温度を約４２５℃に維持する。このプロセスは約１５秒間にわたって実行することができる。タングステン層は次の要領で堆積される；タングステン六フッ化物を約２５０ｓｃｃｍの流量で、水素ガスを約１，０００ｓｃｃｍの流量で、アルゴンを約３，０００ｓｃｃｍの流量で導入し、チャンバ圧を約３００トールに維持し、基板温度を約４２５℃に維持する。このプロセスは、約４０〜４５秒間の範囲内の時間にわたって実行できる。
一般的なイン・シトゥー・アニールプロセス
[00120]あるいは、第１金属層を、１または複数のアニールステップを用いて、約３００〜９００℃の範囲内のアニール温度においてイン・シトゥーでアニールすることにより、第２金属層を堆積させる前に金属シリサイド層を形成することができる。１または複数のアニールステップを約１０〜６００秒間の範囲内の時間にわたって実行することが可能である。未反応の第１金属材料を除去するための、第１金属層と金属シリサイド層の選択的なエッチングを、２または複数のアニールステップの間に実行することができる。また、バリア材料の層や第２金属層といった材料の堆積を、２つまたはこれ以上のアニールステップの間に実行することができる。
[00120]あるいは、第１金属層を、１または複数のアニールステップを用いて、約３００〜９００℃の範囲内のアニール温度においてイン・シトゥーでアニールすることにより、第２金属層を堆積させる前に金属シリサイド層を形成することができる。１または複数のアニールステップを約１０〜６００秒間の範囲内の時間にわたって実行することが可能である。未反応の第１金属材料を除去するための、第１金属層と金属シリサイド層の選択的なエッチングを、２または複数のアニールステップの間に実行することができる。また、バリア材料の層や第２金属層といった材料の堆積を、２つまたはこれ以上のアニールステップの間に実行することができる。
[00121]アニールプロセスの一例では、基板１５４を次の要領で、堆積チャンバ内において不活性ガス環境下でアニールできる；まず、チャンバ３６内に不活性ガスを約０（即ち、裏側ガスなし）〜１５ｓｃｃｍの流量で導入し、チャンバ圧を約２ミリトール以下に維持し、基板１５４を約３００〜９００℃の範囲内の温度に、約５〜６００秒間の範囲内の時間にわたって加熱して、金属シリサイド層を形成する。
２つのチャンバにおける低温堆積および２段階イン・シトゥー・アニールプロセス
[00122]別の実施形態では、次の要領で、チャンバ３６内のシリコン基板上に金属層を物理気相堆積させることができる；基板を第１温度において第１時間にわたってアニールし、例えば処理プラットホームシステム３５内のチャンバ４１のような第２チャンバへ移送し、第２温度で第２時間にわたってアニールして、真空を中断することなく金属シリサイド層を形成する。
[00122]別の実施形態では、次の要領で、チャンバ３６内のシリコン基板上に金属層を物理気相堆積させることができる；基板を第１温度において第１時間にわたってアニールし、例えば処理プラットホームシステム３５内のチャンバ４１のような第２チャンバへ移送し、第２温度で第２時間にわたってアニールして、真空を中断することなく金属シリサイド層を形成する。
[00123]金属の物理気相堆積は、約２００度以下の温度、好ましくは約０〜１００℃において上述のとおり実行される。上述した２段階イン・シトゥー・アニールプロセスの第１段階は、堆積チャンバ内の不活性ガス環境下において、次の要領で実行できる；まずチャンバ内に不活性ガスを約０〜１５ｓｃｃｍ以下の流量で導入し、チャンバ圧を約２ミリトール以下に維持し、基板１５４を約４００〜６００℃の温度に、約５〜３００秒間にわたって加熱する。基板１５４は、堆積チャンバ内において約５００℃の温度で約６０〜１２０秒間にわたってアニールすることが好ましい。堆積プロセスを行ったチャンバと同じチャンバ内において、ここで記述している他のアニールプロセスではない第１アニールを基板に対して実行することが好ましい。
[00124]基板１５４を堆積チャンバから除去して、同じ移送チャンバ、例えば図１において上述した移送チャンバ４８の上に配置されている真空アニールチャンバへ移送することができる。高真空アニールチャンバは、上述したブランクターゲットと基板支持ペデスタル１５２、または、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．より市販されている高温高均一（Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｈｉｇｈ Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）（ＨＴＨＵ）基板支持といった、市販の高真空アニールペデスタルを有するＰＶＤチャンバを含んでいてもよい。
[00125]続いて、次の要領で第２アニール段階を実行する；チャンバ圧を約２ミリトール以下に維持し、基板１５４を約６００〜９００℃の温度にまで、約５〜３００秒間の時間にわたって加熱して、金属シリサイド層を形成する。基板をアニールチャンバ内で、８００℃の温度で約６０〜１２０秒間の範囲内の時間にわたってアニールすることが好ましい。
２つのチャンバにおける低温堆積および２段階アニールプロセス
[00126]２チャンバ堆積およびアニールプロセスの別の実施形態では、金属層はここで記述したプロセスに従い、堆積チャンバ内で、約２００℃以下の温度、好ましくは約０〜１００℃において堆積される。基板１５４は、上述のアニールプロセスに従って堆積チャンバ内でアニールされることができる。この後、基板１５４は、図１中に示すように移送チャンバ５０の上に配置されている、第２アニールプロセス用のＲＴＡチャンバへ移送されることができる。
[00126]２チャンバ堆積およびアニールプロセスの別の実施形態では、金属層はここで記述したプロセスに従い、堆積チャンバ内で、約２００℃以下の温度、好ましくは約０〜１００℃において堆積される。基板１５４は、上述のアニールプロセスに従って堆積チャンバ内でアニールされることができる。この後、基板１５４は、図１中に示すように移送チャンバ５０の上に配置されている、第２アニールプロセス用のＲＴＡチャンバへ移送されることができる。
[00127]ＲＴＡチャンバ内でのアニールは次の要領で実行できる；窒素（Ｎ２）、アルゴン、ヘリウム、これらの組み合わせを含んだ処理ガスを、約４％未満の水素（Ｈ２）と共に、酸素容量を１００ｐｐｍ未満に制限すべく２０リットル／分を超える処理ガス流量において導入し、チャンバ圧を周囲の圧力とほぼ同じに維持し、基板１５４を約６００〜９００℃の範囲内の温度にまで、約５〜３００秒間の範囲内の時間にわたって加熱して、金属シリサイド層を形成する。基板１５４は、ＲＴＡアニールチャンバ内で、８００℃の温度で約３０秒間にわたりアニールされることが好ましい。
３つのチャンバ内における低温堆積および２段階アニールプロセス
[00128]別の実施形態では、チャンバ３６内で金属層をシリコン基板上に堆積することができ、これを、処理プラットホームシステム３５上の同じ移送チャンバ４８の上に配置されている、真空アニールチャンバのような第１アニールチャンバへ移送し、第１温度において第１時間にわたってアニールし、処理プラットホームシステム３５内のチャンバ４１といった第２アニールチャンバへ移送し、第２温度において第２時間にわたってアニールして、真空を中断することなく金属シリサイド層を形成する。
[00128]別の実施形態では、チャンバ３６内で金属層をシリコン基板上に堆積することができ、これを、処理プラットホームシステム３５上の同じ移送チャンバ４８の上に配置されている、真空アニールチャンバのような第１アニールチャンバへ移送し、第１温度において第１時間にわたってアニールし、処理プラットホームシステム３５内のチャンバ４１といった第２アニールチャンバへ移送し、第２温度において第２時間にわたってアニールして、真空を中断することなく金属シリサイド層を形成する。
[00129]金属堆積は、堆積チャンバ内で上述のプロセスに従い、約２００℃以下の基板温度、好ましくは約０〜１００℃の基板温度で実行される。アニールプロセスのこの実施形態の第１段階は、プロセスシステム上に配置した第１高真空アニールチャンバ内でイン・シトゥーにおいて、また次の要領で実行される；アニールチャンバ内に不活性ガスを０〜約１５ｓｃｃｍの流量において導入し、約２ミリトール以下のチャンバ圧を維持し、基板１５４を約４００〜６００℃の範囲内の温度で、約５〜３００秒間の範囲内の時間にわたって加熱する。基板１５４は、堆積チャンバ内で、約５００度の温度で約６０〜１２０秒間にわたってアニールされることが好ましい。第１アニールステップは、ＣｏＳｉのような酸素抵抗膜を形成すると考えられる。
[00130]基板１５４を、処理プラットホームシステム３５内の第２高圧アニールチャンバへ移送することでイン・シトゥーにおいてアニールすることができる。次に、第２アニールステップを以下の要領で実行できる；約２ミリトール以下のチャンバ圧を維持し、基板を約６００〜９００℃の範囲内の温度にまで、約５〜３００秒間にわたって加熱して、金属シリサイド層を形成する。好ましくは、基板１５４は、アニールチャンバ内で、８００℃の温度で、約６０〜１２０秒間の範囲内の時間にわたってアニールされる。
[00131]あるいは、基板１５４を、移送チャンバ４８、５０または処理プラットホームシステム３５の外部に配置されている第２アニールチャンバ、例えば周囲圧力ＲＴＡチャンバへ移送することもできる。周囲圧力ＲＴＡチャンバ内でのアニールは次の要領で実行できる；酸素容量を１００ｐｐｍ未満に制限するために、窒素（Ｎ２）、アルゴン、ヘリウム、これらの組み合わせを含む処理ガスを、約４％未満の水素（Ｈ２）と共に、２０リットル／分を超える処理ガス流量で導入し、チャンバ圧をほぼ周囲圧力に維持し、基板１５４を約４００〜９００℃の範囲内の温度において、約５〜３００秒間の時間にわたって加熱して金属シリサイド層を形成する。基板１５４は、ＲＴＡチャンバ内で、８００℃の温度において約３０秒間にわたりアニールされることが好ましい。
高温堆積およびアニールプロセス
[00132]金属を高い堆積温度において堆積することができる。堆積プロセスの一例では、アルゴンのような不活性ガスをチャンバ３６内に、約５〜３０ｓｃｃｍの流量で導入し、チャンバ圧を約０．２〜１．０ミリトールに維持し、約０〜１，０００ボルトの負のバイアスをターゲット１４２に印加してガスをプラズマ状態に励起し、裏側ガスを印加することで基板１５４をアニール温度、即ち約４００〜６００℃に維持し、２００ｍｍの基板の場合に、ターゲット１４２を基板表面から約１００〜３００ｍｍの間隔で離間させる。基板を裏側ガスのない状態で加熱し、温度を約２００℃に維持する。このプロセスを使用して、シリコン材料上にコバルトを約１００〜２，０００Å／分の速度で堆積させることができる。
[00132]金属を高い堆積温度において堆積することができる。堆積プロセスの一例では、アルゴンのような不活性ガスをチャンバ３６内に、約５〜３０ｓｃｃｍの流量で導入し、チャンバ圧を約０．２〜１．０ミリトールに維持し、約０〜１，０００ボルトの負のバイアスをターゲット１４２に印加してガスをプラズマ状態に励起し、裏側ガスを印加することで基板１５４をアニール温度、即ち約４００〜６００℃に維持し、２００ｍｍの基板の場合に、ターゲット１４２を基板表面から約１００〜３００ｍｍの間隔で離間させる。基板を裏側ガスのない状態で加熱し、温度を約２００℃に維持する。このプロセスを使用して、シリコン材料上にコバルトを約１００〜２，０００Å／分の速度で堆積させることができる。
[00133]続いて、堆積チャンバ内において、プラズマを終了し、基板１５４を、堆積プロセスに使用したのと同じ加熱レベルにおいて約４００〜６００℃の温度にまで加熱することで、アニールプロセスを実行することができる。このアニールプロセスは、約４００〜６００℃の範囲内の温度で、約５〜３００秒間の時間にわたって実行される。基板１５４を、堆積チャンバ内で、約５００℃の温度で約６０〜１２０秒間の範囲内の時間にわたってアニールすることが好ましい。
[00134]この後、第２アニールステップを、真空を中断することなくアニールチャンバ内で、または、別個の移送チャンバまたはプロセスシステムの上に配置されているアニールチャンバ内で形成することができる。この第２アニールステップは、基板１５４を約６００〜９００℃の範囲内の温度にまで、約５〜３００秒間にわたって加熱して、金属シリサイド層を形成する。基板１５４を８００℃の温度で、約６０〜１２０秒間の範囲内の時間にわたってアニールすることが好ましい。
層間堆積およびアニールプロセス
[00135]本発明の１つの態様では、ここで記述した２段階アニールプロセスを、堆積プロセスのような１または複数のプロセスステップで分離することができる。例えば、第１チャンバ内でコバルトやニッケル層といった第１金属層を堆積し、第１移送チャンバ内でイン・シトゥー・アニールするか、または第２チャンバへ移送して次の堆積およびアニールを行うことができる。次に、アニールプロセスを施した基板１５４に対してタングステンのような第２金属層を堆積し、第２チャンバ内でこの基板１５４を第２アニールにさらすか、または第３チャンバへ移送してアニールプロセスを完了することができる。
[00135]本発明の１つの態様では、ここで記述した２段階アニールプロセスを、堆積プロセスのような１または複数のプロセスステップで分離することができる。例えば、第１チャンバ内でコバルトやニッケル層といった第１金属層を堆積し、第１移送チャンバ内でイン・シトゥー・アニールするか、または第２チャンバへ移送して次の堆積およびアニールを行うことができる。次に、アニールプロセスを施した基板１５４に対してタングステンのような第２金属層を堆積し、第２チャンバ内でこの基板１５４を第２アニールにさらすか、または第３チャンバへ移送してアニールプロセスを完了することができる。
[00136]別の例では、第１チャンバ内でコバルトまたはニッケル層のような第１金属層を堆積し、処理プラットホームシステム３５内でイン・シトゥー・アニールし、第２堆積チャンバへ移送して、この上に窒化チタンのようなバリア材料を堆積し、第３堆積チャンバへ移送して第２金属を堆積し、その後、同第３チャンバ内でさらにアニールを行うか、または第４チャンバへ移送してアニールプロセスを完了することができる。基板は４つのチャンバのいずれの間でも真空中断なく移送することが可能である。あるいは、バリア材料の堆積後、タングステンのような第２金属層の堆積前に、第１金属層のイン・シトゥー・アニールを実行できる。
金属および金属シリサイド堆積の例
[00137]特徴画成部内のタングステンプラグのために金属シリサイド層をバリア層として堆積するプロセスの一例を以下で説明し、さらに図８Ａ〜図８Ｃに示す。内部に特徴画成部３２０を形成したシリコン含有材料３１０を上に設けた基板３００を、処理プラットホームシステム３５に提供する。シリコン含有材料３１０は、シリコン、酸化シリコン、ドープトシリコンまたは酸化シリコン層を含んだ、またはこれ以外の基板プロセスに使用されるシリコン含有誘電材料を含んだ誘電材料であってもよく、この誘電材料は原子層エピタキシ（ＡＬＥ）プロセスまたはＣＶＤプロセスによって堆積させたものであってもよい。本発明の実施形態はまた、層３１０は、当技術分野において周知のまたは知られていない方法で堆積させたポリシリコン、ドープトポリシリコン、あるいはこの組み合わせを含む半導電性シリコン含有材料を含んでいてもよいと考える。
[00137]特徴画成部内のタングステンプラグのために金属シリサイド層をバリア層として堆積するプロセスの一例を以下で説明し、さらに図８Ａ〜図８Ｃに示す。内部に特徴画成部３２０を形成したシリコン含有材料３１０を上に設けた基板３００を、処理プラットホームシステム３５に提供する。シリコン含有材料３１０は、シリコン、酸化シリコン、ドープトシリコンまたは酸化シリコン層を含んだ、またはこれ以外の基板プロセスに使用されるシリコン含有誘電材料を含んだ誘電材料であってもよく、この誘電材料は原子層エピタキシ（ＡＬＥ）プロセスまたはＣＶＤプロセスによって堆積させたものであってもよい。本発明の実施形態はまた、層３１０は、当技術分野において周知のまたは知られていない方法で堆積させたポリシリコン、ドープトポリシリコン、あるいはこの組み合わせを含む半導電性シリコン含有材料を含んでいてもよいと考える。
[00138]特徴画成部３２０は、当技術分野において知られた従来の方法によってシリコン含有材料３１０に形成される。例えば、特徴画成部３２０は次の要領で形成できる；フォトレジスト材料を堆積およびパターニングして特徴開口を画成し、次に、シリコンエッチングプロセスを使用して特徴画成部３２０を画成し、例えば酸素剥離方法により残余フォトレジスト材料を全て除去する。この後、ここで記述しているとおりに次の材料を堆積させる前に、特徴画成部３２０をプラズマ洗浄プロセスで処置して、シリコン含有材料上に形成された酸化物のような汚染物質を全て除去することができる。図８Ａに示すように、ここで記述したＡＬＤプロセス、ＣＶＤプロセス、ＰＶＤプロセスを用いて、コバルトシリサイドまたは金属コバルトの層をバリア層３３０として、特徴画成部３２０の下部および側壁上に堆積させる。
[00139]コバルトバリア層３３０をアニールして、コバルト層とシリコン含有材料３１０の境界３２５にコバルトシリサイドを形成することができる。使用するアニールプロセスに応じて、コバルトバリア層３３０のほぼ全てまたは一部分のみをコバルトシリサイドに変換することが可能である。コバルト材料のかなりの部分をコバルトシリサイド材料に変換しない場合には、図８Ｂに示すように未反応コバルトの表面３３５を形成し、この表面３３５が次に堆積する材料にさらされるようにする。このコバルト面３３５は、この後に行う例えばタングステンのような金属の堆積時に追加バリア層材料としてさらに働くよう維持するか、または、エッチングプロセスによって基板３００表面から除去することができる。
[00140]図８Ｃに示すように、タングステン３５０の層を堆積させて特徴画成部３２０を充填する。タングステン堆積は十分に高い温度で行うことで、特徴画成部３２０を充填するべく堆積を行いながら、未反応のコバルト材料をコバルトシリサイドに完全に変換する、即ち事実上コバルト材料をアニールすることができる。あるいは、第２アニールステップを実行して、コバルトバリア層３３０をコバルトシリサイド層３４０に実質的に変換することができる。
[00141]このような特徴画成部３２０のコバルトシリサイドバリアおよびタングステンによる充填は、処理プラットホームシステム３５内で次のとおりプロセスすることができる。図２を参照すると、基板３００を、ロードロック４６を介して、処理プラットホームシステム３５の第１移送チャンバ４８内に導入する。第１移送チャンバ４８は約４００ミリトールで動作する。移送ロボット４９は、基板３００をロードロック４６から取り出して、これを通過チャンバ５２へ移送する。第２移送チャンバ５０内の移送ロボット５１がパススルーチャンバ５２から基板３００を取り出し、これにコバルトを堆積させるために基板３００をＰＶＤチャンバ３８内に位置決めする。第２移送チャンバ５０は約１×１０−８トールで動作する。あるいは、ＰＶＤチャンバ３８内でのコバルト堆積を施行する前に、移送ロボット５１が基板３００を前洗浄チャンバのうちの１つの内部に位置決めする。ＰＶＤ堆積が終わると、基板３００を第１移送チャンバ４８へ戻し、ＷＸＺ（商標）ＣＶＤチャンバ３８内に配置し、ここでＣＶＤタングステン堆積を行う。次に、必要に応じて基板をアニールすることができる。
[00142]あるいは、ＰＶＤ堆積の後に、基板３００をチャンバ４１、つまりイン・シトゥー・アニールが可能なＷＸＺ（商標）チャンバの内部に配置し、ここで、ＣＶＤ堆積の前にまずコバルト材料のアニールを行ってシリサイド材料を形成するか、またはバリア特性を向上させる。次に、アニールステップ後に、ＷＸＺ（商標）チャンバ内でタングステンの層を堆積させることができる。しかし、ＷＸＺ（商標）チャンバ内での第１アニールの後に、基板３００をＤＰＳ（登録商標）チャンバのようなプラズマエッチングチャンバへ移送し、ここでエッチングによってコバルトを除去した後、ＷＸＺ（商標）チャンバまたは別のアニールチャンバ内で２回目のアニールを行い、その後タングステン堆積を行うことができる。タングステン堆積後、また必要に応じてアニール施行後に、基板３００を移送ロボット４９によりロードロックチャンバ４６へ移送する。次に、基板３００を、化学機械研磨装置のような別の装置へ移送してさらなるプロセスを行う。
[00143]別の金属シリサイド利用には、図９に示すＭＯＳデバイスの形成が含まれる。金属シリサイドには、ＭＯＳデバイスに使用するためのコバルト、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、プラチナ、ニッケル、鉄、ニオビウム、パラジウムのシリサイド、またはこれらの組み合わせが含まれる。
[00144]図示したＭＯＳ構造では、Ｐタイプシリコン基板４００内のフィールド酸化物部分４０６付近に、Ｎ＋ソースとドレイン領域４０２、４０４が形成される。ポリシリコンゲート電極４１０の側壁上に酸化スペーサ４１２が形成された状態で、ソース領域４０２とドレイン領域４０４の間のシリコン基板４００上にゲート酸化層４０８とポリシリコンゲート電極４１０が形成される。
[00145]ここで記述したプロセスによって、ＭＯＳ構造上、具体的にはソース領域４０２とドレイン領域４０４のさらしたシリコン面上、さらにポリシリコンゲート電極４１０のさらした頂面上にコバルト層を堆積させる。このコバルト材料を約１，０００Å以下の厚さに堆積させることで、ドレイン領域４０２、４０４においてこれ以降で下層のシリコンに反応するのに十分な量のコバルトを得る。コバルトはシリコン材料上に約５０〜５００Åの範囲内の厚さで堆積させることができる。１つの態様では、このコバルト層を次に、本願明細書中に記述しているようにイン・シトゥー・アニールしてコバルトシリサイドを形成する。
[00146]図にはないが、窒化チタンのような材料のバリアまたはライナ層をコバルト材料上に堆積させて、コバルト層のバリア性質をさらに拡張することができる。窒化チタン層の堆積を、上述した未反応のコバルトを除去するステップの代わりに用いてもよい。しかし、未反応のコバルトとチタンを、ここで記述しているアニールプロセスに従って基板表面をアニールした後に、エッチングプロセスによって除去することもできる。
[00147]次に、ここで記述の２段階アニールプロセスの内の一方に従って、基板４００を再びアニールする。形成した構造の上に誘電材料４２２を堆積させ、これをエッチングして、デバイス内に接触限定部４２０を提供することができる。次に、ここで記述しているもののようなＡＬＤプロセス、ＣＶＤプロセスあるいはこれらの組み合わせにより、接触限定部４２０をタングステン、アルミニウム、銅、またはこれらの合金のような接触材料で充填する。
[00148]１つの態様では、アニールプロセスで未反応だった全てのコバルトを、典型的に湿式エッチングプロセスまたはプラズマエッチングプロセスによって基板表面から除去することができ、これにより、ポリシリコンゲート電極４１０の上、およびシリコン基板４００内のソース領域４０２とドレイン領域４０４上にそれぞれ形成された均一な厚さのコバルトシリサイド（ＣｏＳｉ２）部分４１４、４１６、４１８としてのコバルトシリサイドが残余する。未反応のコバルトは、同じ真空プロセスシステム上に配置されたＤＰＳ（登録商標）チャンバ内においてプラズマプロセスで除去するか、または別のプロセスシステムへ移送してプロセスすることができる。典型的に、湿式エッチングプロセスは第２プロセスシステムにおいて実行される。
ＡＬＤまたはＣＶＤプロセスによるコバルトシリサイドおよび金属コバルト材料
[00149]別の実施形態では、基板を一連のプロセスシーケンスにさらして、コバルト含有接触材料を形成する。一般的には、少なくとも１つの堆積プロセスを実行する前に、基板を少なくとも１つの前洗浄プロセスにさらして、コバルトシリサイド材料、金属コバルト材料、またはこれらの組み合わせを基板上に形成するおよび／または堆積させる。コバルト含有材料を形成するための少なくとも１つの堆積プロセスには、ＡＬＤプロセス、ＣＶＤプロセスまたはこれらの組み合わせが含まれることが好ましいが、しかしＰＶＤプロセスまたは無電解堆積プロセスを含んでいてもよい。ＡＬＤプロセスおよびＣＶＤプロセスは、ＰＥ−ＡＬＤプロセスやＰＥ−ＣＶＤプロセスのようなプラズマ拡張（ＰＥ）プロセス、並びに、パルスされたＣＶＤプロセスまたはパルスされたＰＥ−ＣＶＤプロセスのようなパルスされたプロセスを含む。金属接触材料を基板上に１または複数のステップにおいて堆積させるか、形成する(例えば、シード層、バルク層、または充填層)。この後、基板に平坦化プロセスを施して、基板表面上の余分な金属接触材料を全て除去する。基板は、任意の堆積プロセスの前、最中、後に、少なくとも１つのアニールプロセスにさらすことができる。
[00149]別の実施形態では、基板を一連のプロセスシーケンスにさらして、コバルト含有接触材料を形成する。一般的には、少なくとも１つの堆積プロセスを実行する前に、基板を少なくとも１つの前洗浄プロセスにさらして、コバルトシリサイド材料、金属コバルト材料、またはこれらの組み合わせを基板上に形成するおよび／または堆積させる。コバルト含有材料を形成するための少なくとも１つの堆積プロセスには、ＡＬＤプロセス、ＣＶＤプロセスまたはこれらの組み合わせが含まれることが好ましいが、しかしＰＶＤプロセスまたは無電解堆積プロセスを含んでいてもよい。ＡＬＤプロセスおよびＣＶＤプロセスは、ＰＥ−ＡＬＤプロセスやＰＥ−ＣＶＤプロセスのようなプラズマ拡張（ＰＥ）プロセス、並びに、パルスされたＣＶＤプロセスまたはパルスされたＰＥ−ＣＶＤプロセスのようなパルスされたプロセスを含む。金属接触材料を基板上に１または複数のステップにおいて堆積させるか、形成する(例えば、シード層、バルク層、または充填層)。この後、基板に平坦化プロセスを施して、基板表面上の余分な金属接触材料を全て除去する。基板は、任意の堆積プロセスの前、最中、後に、少なくとも１つのアニールプロセスにさらすことができる。
[00150]図１０〜図１６、図１９は、本発明の実施形態において記述している、図１７Ａ〜図１７Ｉに図示した基板１７００の製造に使用できる複数のプロセスのフローチャートを描画する。図１７Ａ〜図１７Ｉは、ここで示す複数の実施形態を組み込んだ相互接続製造シーケンスの異なる段階において基板１７００上に配置した電子デバイスの断面図を図示する。図１０〜図１６は、基板１７００の形成に使用できるプロセス１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００、１６００、１９００のフローチャートを提供する。別の実施形態では、図２０〜図２２、図２４、図２６に描画するように、プロセス２０００、２１００、２２００、２４００、２６００、またはこれらのステップの全てまたは一部を使用して、基板１７００、あるいはここで図示していない別の基板を形成することができる。
[00151]一実施形態では、プロセス１０００は基板１７００を前洗浄プロセスにさらし（ステップ１０１０）、基板１７００上にコバルトシリサイド材料１７２０を堆積させ（ステップ１０２０）、基板１７００上に金属コバルト材料１７３０を堆積させ（ステップ１０３０）、基板１７００上に金属接触材料１７４０を堆積させ（ステップ１０４０）、基板１７００を平坦化プロセスにさらす（ステップ１０５０）。
[00152]別の実施形態において、プロセス１１００では、基板１７００に前洗浄プロセスを施し（ステップ１１１０）、基板１７００上にコバルトシリサイド材料１７２０を堆積させ（ステップ１１２０）、基板１７００上に金属コバルト材料１７３０を堆積させ（ステップ１１３０）、基板１７００にアニールプロセスを施し（ステップ１１４０）、基板１７００上に金属接触材料１７４０を堆積させ（ステップ１１５０）、基板１７００を平坦化プロセスにさらす（ステップ１１６０）。
[00153]別の実施形態において、プロセス１２００では、基板１７００に前洗浄プロセスを施し（ステップ１２１０）、基板１７００上にコバルトシリサイド材料１７２０を堆積させ（ステップ１２２０）、基板１７００にアニールプロセスを施し（ステップ１２３０）、基板１７００上に金属コバルト材料１７３０を堆積させ（ステップ１２４０）、基板１７００上に金属接触材料１７４０を堆積させ（ステップ１２５０）、基板１７００を平坦化プロセスにさらす（ステップ１２６０）。
[00154]別の実施形態において、プロセス１３００では、基板１７００に前洗浄プロセスを施し（ステップ１３１０）、基板１７００上にコバルトシリサイド材料１７２０を堆積させ（ステップ１３２０）、基板１７００上に金属コバルト材料１７３０を堆積させ（ステップ１３３０）、基板１７００上に金属接触材料１７４０を堆積させ（ステップ１３４０）、基板１７００に平坦化プロセスを施し（ステップ１３５０）、基板１７００をアニールプロセスにさらす（ステップ１３６０）。
[00155]別の実施形態において、プロセス１４００では、基板１７００に前洗浄プロセスを施し（ステップ１４１０）、基板１７００上にコバルトシリサイド材料１７２０を堆積させ（ステップ１４２０）、基板１７００上に金属コバルト材料１７３０を堆積させ（ステップ１４３０）、基板１７００上に金属接触材料１７４０を堆積させ（ステップ１４４０）、基板１７００にアニールプロセスを施し（ステップ１４５０）、基板１７００を平坦化プロセスにさらす（ステップ１４６０）。
[00156]別の実施形態において、プロセス１５００では、基板１７００に前洗浄プロセスを施し（ステップ１５１０）、基板１７００上に金属コバルト材料１７１５を堆積させ（ステップ１５２０）、基板１７００にアニールプロセスを施してコバルトシリサイド材料１７２０を形成し（ステップ１５３０）、基板１７００上に金属コバルト材料１７３０を堆積させ（ステップ１５４０）、基板１７００上に金属接触材料１７４０を堆積させ（ステップ１５５０）、基板１７００を平坦化プロセスにさらす（ステップ１５６０）。
[00157]別の実施形態において、プロセス１６００では、基板１７００に前洗浄プロセスを施し（ステップ１６１０）、基板１７００上に金属コバルト材料１７１５を堆積させ（ステップ１６２０）、基板１７００にアニールプロセスを施してコバルトシリサイド材料１７２０を形成し（ステップ１６３０）、基板１７００上に金属接触材料１７４０を堆積させ（ステップ１６４０）、基板１７００を平坦化プロセスにさらす（ステップ１６５０）。
[00158]別の実施形態において、プロセス１９００では、基板１７００に前洗浄プロセスを施し（ステップ１９１０）、基板１７００上にコバルトシリサイド材料１７２０を堆積させ（ステップ１９２０）、基板１７００上に金属接触材料１７４０を堆積させ（ステップ１９３０）、基板１７００を平坦化プロセスにさらす（ステップ１９４０）。
[00159]図１７Ａは、シリコン含有層１７０２内に形成された接触アパーチャー１７１０を有する基板１７００の断面図を図示する。接触アパーチャー１７１０は壁面１７１２と底面１７１４を有する。シリコン含有層１７２０は、シリコン、ポリシリコン、アモルファスシリコン、エピタキシャルシリコン、二酸化シリコン、他の酸化シリコン、または絶縁体上シリコン（ＳＯＩ）、酸窒化シリコン、これらのドープ応用形、フッ素ドープケイ酸塩ガラス（ＦＳＧ）、または炭素ドープ酸化シリコンを含む誘電材料を含有していてもよく、上記の炭素ドープ酸化シリコンには、例えばカリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手できるＢＬＡＣＫ ＤＩＡＭＯＮＤ（登録商標）低ｋ誘電体のようなＳｉＯｘＣｙがある。接触アパーチャー１７１０は、従来のリソグラフィ技術とエッチング技術を使用してビットライン層のような底面１７１４をさらさせることで、シリコン含有層１７０２内に形成することができる。あるいは、基板１７００上にシリコン含有層１７０２を堆積させて、この内部に接触アパーチャー１７１０を形成してもよい。シリコン含有層１７０２と底面１７１４は、純粋シリコンまたはシリコン含有材料を含有していてもよく、このシリコン含有材料は、ドーパントの中でもとりわけゲルマニウム、炭素、ホウ素、リン、ヒ素、金属、またはこれらの組み合わせを含有している。例えば、底面１７１４はシリコン、炭化シリコン、シリコンゲルマニウム、炭化シリコンゲルマニウム、金属シリサイド、これらのドープ応用形や組み合わせを含有していてもよい。一例では、底面１７１４はＭＯＳ型ソースまたはドレインインターフェースであり、一般的には基板１７００のドープ（例えばｎ＋またはｐ＋）シリコン領域である。
[00160]ネイティブ面１７０４は基板１７００上に配置された酸化層、汚染物、またはこれらの組み合わせを含有していてもよい。一例では、ネイティブ面１７０４は、接触アパーチャー１７１０の形成に使用するエッチングおよび灰化プロセス後に空気へさらされている間に底面１７１４の酸化物上に形成されたネイティブ酸化層を有する。ネイティブ面１７０４は、底面１７１４にかけて設けられた連続層または断続層であってもよく、酸素、水素、水酸化物、ハライド、金属、またはこれらの組み合わせの表面終端を含んでいてもよい。ネイティブ面はまた、有機および無機残渣および微粒子のような、様々な汚染物を含有してよい。一般的に、底面１７１４上に形成したネイティブ面１７０４は、典型的に熱酸化物のようなシリコン含有層１７０２（例えば、ＳｉＯ２）を形成する際に使用される、準安定品質が遥かに高い酸化物材料よりも低い準安定性を有する酸化物（例えばＳｉＯｘ、ここでｘは０〜２）を含有している。準安定品質の低い酸化物（例えば「ネイティブ酸化物」）は、恐らくはシリコン含有層１７０２の材料よりも活性エネルギーが低いために、シリコン含有層１７０２よりも遥かに容易に底面１７１４から除去することができる。
プレおよびポスト処置およびソーキングプロセス
[00161]図１７Ｂは、ネイティブ面１７０４の除去後における底面１７１４の、露出面１７０６を含有した基板１７００を図示する。露出面１７０６は、本願明細書中の実施形態で記述されるように、プロセス１０００〜１６００のステップ１０１０、１１１０、１２１０、１３１０、１４１０、１５１０、１６１０の最中に、少なくとも１つのプレ処置プロセスによって形成できる。別の実施形態では、ここで記述しているように、別の基板上の露出面（例えばシリコンを含有した面）を、ステップ２２１０、２４１０、２４３０、２４５０、２６１０、２６３０、プロセス２２００、２４００、２６００の最中に、少なくとも１つのプレ処置プロセスまたはプレソーキングプロセスによって形成できる。前洗浄プロセスを使用して、ネイティブ面１７０４を除去し、露出面１７０６のシリコン含有面をあらわにすることができる。
[00161]図１７Ｂは、ネイティブ面１７０４の除去後における底面１７１４の、露出面１７０６を含有した基板１７００を図示する。露出面１７０６は、本願明細書中の実施形態で記述されるように、プロセス１０００〜１６００のステップ１０１０、１１１０、１２１０、１３１０、１４１０、１５１０、１６１０の最中に、少なくとも１つのプレ処置プロセスによって形成できる。別の実施形態では、ここで記述しているように、別の基板上の露出面（例えばシリコンを含有した面）を、ステップ２２１０、２４１０、２４３０、２４５０、２６１０、２６３０、プロセス２２００、２４００、２６００の最中に、少なくとも１つのプレ処置プロセスまたはプレソーキングプロセスによって形成できる。前洗浄プロセスを使用して、ネイティブ面１７０４を除去し、露出面１７０６のシリコン含有面をあらわにすることができる。
[00162]一実施形態では、前洗浄プロセスは、緩衝酸化エッチング剤（ＢＯＥ）プロセス、ＳＣ１プロセス、ＳＣ２プロセス、またはＨＦ−ｌａｓｔプロセスのような湿式洗浄プロセスであってもよい。あるいは、前洗浄プロセスは、プラズマエッチングプロセスのような乾式洗浄プロセスであってもよい。例えば、前洗浄プロセス中に使用できるプラズマエッチングプロセスに、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．より入手可能なＳＩＣＯＮＩ(商標)前洗浄プロセスがある。以降では、露出面１７０６を形成するための前洗浄プロセスおよび活性化プロセスのようなプレ処置プロセスについてさらに記述する。別の実施形態では、基板１７００を、ネイティブ面１７０４を露出面１７０６のシリコン含有面へと化学的に減少させる還元水素プラズマに露出させる。
[00163]露出面１７０６のような露出面は、下にある金属層の、または実際の基板のシリコン含有面であってもよく、シリコン、酸化シリコン、シリコンゲルマニウム、シリコン炭素、シリコンゲルマニウム炭素、これらの派生物、ドープ派生物、あるいはこれらの組み合わせのような材料を含んでいる。露出面は結晶、多結晶、またはアモルファスであってもよい。一例では、露出面は実際に下にあるシリコン基板の結晶面であってもよい。別の例では、露出面はエピタキシャル堆積させたシリコン含有材料であってもよい。また別の例では、露出面は多結晶シリコン含有材料であってもよい。また別の例では、露出面は酸化シリコンあるいは酸窒化シリコン材料であってもよい。
[00164]本出願全体を通して、「シリコン含有」材料、膜、または層という用語は、少なくともシリコンを含有した組成を含み、また、ゲルマニウム、炭素、酸素、ホウ素、ヒ素、および／またはリンを含有するように解釈されるべきである。これ以外の要素、例えば金属、ハロゲン、または水素をシリコン含有材料、膜、または層内に、通常は不純物として組み込むことができる。
湿式洗浄プロセス
[00165]一実施形態では、基板１７００に湿式洗浄プロセスを施し、ステップ１０１０、１１１０、１２１０、１３１０、１４１０、１５１０、１６１０、１９１０の最中にネイティブ面１７０４を除去し、露出面１７１４を形成する。別の実施形態では、プロセス２２００、２４００、２６００におけるステップ２２１０、２４１０、２６１０の最中に、別の基板（図示せず）に湿式洗浄プロセスを施し、ネイティブ面を全て除去して露出面を形成する。基板１７００は、酸による洗浄プロセス（例えば、高い温度に保たれた塩酸および過酸化水素を含有した溶液：ＳＣ２洗浄）のような湿式洗浄プロセス、基本洗浄プロセス（例えば、高い温度に保たれた水酸化アンモニウムおよび過酸化水素を含有した溶液：ＳＣ１洗浄）、あるいは酸による洗浄プロセスと基本洗浄プロセスの両方を含有した一連の湿式洗浄で処置される。好ましい実施形態では、基板１７００をＳＣ１溶液（例えば、ＴＭＡＨ、Ｈ２Ｏ２）にさらして有機残渣および他の汚染物を除去した後に、ＢＯＥ溶液（例えば、０．５ＭのＴＥＡ−ＨＦ溶液）にさらしてネイティブ酸化物を除去する。
[00165]一実施形態では、基板１７００に湿式洗浄プロセスを施し、ステップ１０１０、１１１０、１２１０、１３１０、１４１０、１５１０、１６１０、１９１０の最中にネイティブ面１７０４を除去し、露出面１７１４を形成する。別の実施形態では、プロセス２２００、２４００、２６００におけるステップ２２１０、２４１０、２６１０の最中に、別の基板（図示せず）に湿式洗浄プロセスを施し、ネイティブ面を全て除去して露出面を形成する。基板１７００は、酸による洗浄プロセス（例えば、高い温度に保たれた塩酸および過酸化水素を含有した溶液：ＳＣ２洗浄）のような湿式洗浄プロセス、基本洗浄プロセス（例えば、高い温度に保たれた水酸化アンモニウムおよび過酸化水素を含有した溶液：ＳＣ１洗浄）、あるいは酸による洗浄プロセスと基本洗浄プロセスの両方を含有した一連の湿式洗浄で処置される。好ましい実施形態では、基板１７００をＳＣ１溶液（例えば、ＴＭＡＨ、Ｈ２Ｏ２）にさらして有機残渣および他の汚染物を除去した後に、ＢＯＥ溶液（例えば、０．５ＭのＴＥＡ−ＨＦ溶液）にさらしてネイティブ酸化物を除去する。
[00166]湿式洗浄プロセスは、基板１７００の表面全体にかけて湿式洗浄溶液を投与または噴霧する。湿式洗浄プロセスは、以降の無電解堆積プロセスと同じプロセスセル内で実行されるイン・シトゥープロセスであってもよい。あるいは、以降の無電解堆積プロセスセルとは別のプロセスセル内で基板１７００を湿式洗浄してもよい。湿式洗浄プレ処置プロセスは約１０分間またはこれ以下、例えば約５秒〜５分間、好ましくは約５秒〜３分間、より好ましくは約１０秒〜２分間、またより好ましくは約１５秒〜１分間行われる。プレ処置プロセスの最中、基板は約１５〜５０℃の範囲内の温度、好ましくはほぼ室温（例えば２０℃）に維持される。湿式洗浄プロセスは、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．より入手可能なＴＥＭＰＥＳＴ（商標）湿式洗浄システム内部で実行できる。ネイティブ面１７０４の除去に使用できるこれ以外の様々な湿式洗浄プロセスの例が、さらに同一出願人による以下の文書に記述されている：２００６年３月２０日に出願され、ＵＳ２００６−０２５１８０１号として公告された米国特許第１１／３８５，４８４号（ＡＰＰＭ／９９１６．０５）、２００６年３月２０日に出願され、ＵＳ２００６−０２５１８００号として公告された米国特許第１１／３８５，３４４号（ＡＰＰＭ／９９１６．０３）、２００６年３月２０日に出願され、ＵＳ２００６−０２５２２５２号として公告された米国特許第１１／３８５，２９０号（ＡＰＰＭ／９９１６）。これらは全て参照により本願明細書に組み込まれる。
[00167]一実施形態では、ネイティブ面１７０４をＨＦ−ｌａｓｔ溶液で除去し、実質的に無酸化物の水素化シリコン面としての露出面１７１４を形成する。一例では、湿式洗浄プロセスはＨＦ−ｌａｓｔ溶液含有水、ＨＦ、また、オプションでのキレート、界面活性剤、還元剤、これ以外の酸またはこれらの組み合わせを含む添加物を利用する。一例では、湿式洗浄溶液のフッ化水素の濃度は約１０ｐｐｍ〜５ｗｔ％、好ましくは約５０ｐｐｍ〜２ｗｔ％、より好ましくは約１００〜１ｗｔ％、例えば約０．５ｗｔ％であってもよい。別の実施形態では、減液プロセス中にネイティブ面１７０４を除去し、実質的に無酸化物のシリコン含有面としての露出面１７１４を形成する。
ＳＣ１およびＳＣ２プロセス
[00168]一実施形態では、ステップ１０１０、１１１０、１２１０、１３１０、１４１０、１５１０、１６１０の最中に、露出面１７０６を形成しながら、ネイティブ面１７０４を含有した基板１７００をＳＣ１洗浄溶液にさらすことで、有機および無機残渣や微粒子のような汚染物を除去することができる。別の実施形態では、ステップ２２１０、２４１０、２６１０の最中に、露出面を形成しながら、別の基板（図示せず）をＳＣ１洗浄溶液にさらすことで、有機および無機残渣や微粒子のような汚染物を除去することができる。一例では、ＳＣ１洗浄溶液は過酸化水素、少なくとも１つの基礎化合物、例えば水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、これらの派生物、これらの塩剤、またはこれらの組み合わせを含有している。基板を約５０〜１００℃、好ましくは約７０〜９０℃の温度に加熱することができる。
[00168]一実施形態では、ステップ１０１０、１１１０、１２１０、１３１０、１４１０、１５１０、１６１０の最中に、露出面１７０６を形成しながら、ネイティブ面１７０４を含有した基板１７００をＳＣ１洗浄溶液にさらすことで、有機および無機残渣や微粒子のような汚染物を除去することができる。別の実施形態では、ステップ２２１０、２４１０、２６１０の最中に、露出面を形成しながら、別の基板（図示せず）をＳＣ１洗浄溶液にさらすことで、有機および無機残渣や微粒子のような汚染物を除去することができる。一例では、ＳＣ１洗浄溶液は過酸化水素、少なくとも１つの基礎化合物、例えば水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、これらの派生物、これらの塩剤、またはこれらの組み合わせを含有している。基板を約５０〜１００℃、好ましくは約７０〜９０℃の温度に加熱することができる。
[00169]別の実施形態では、ステップ１０１０、１１１０、１２１０、１３１０、１４１０、１５１０、１６１０の最中に、ネイティブ面１７０４を含有した基板１７００をＳＣ２洗浄溶液にさらすことができる。別の実施形態では、ステップ２２１０、２４１０、２６１０の最中に、別の基板（図示せず）をＳＣ２洗浄溶液にさらすことができる。一例では、ＳＣ２洗浄溶液は過酸化水素と塩化水素を含有する。この基板を約５０〜１００℃、好ましくは約７０〜９０℃の範囲内の温度に加熱する。
ＢＯＥプロセスおよび溶液
[00170]前洗浄プロセスの別の実施形態では、ステップ１０１０、１１１０、１２１０、１３１０、１４１０、１５１０、１６１０、１９１０の最中に、緩衝酸化エッチング（ＢＯＥ）溶液およびプロセスを使用して、基板１７００からネイティブ酸化物および他の汚染物を選択的に除去することができる。また、別の基板を使用して、ステップ２２１０、２４１０、２６１０の最中に、基板からネイティブ酸化物および他の汚染物を選択的に除去することができる。一般的に、ＢＯＥ溶液はアルキルアミン化合物またはアルカノルアミン化合物、およびエッチング剤、例えばフッ化水素を含有している。アルカノルアミン化合物は、エタノールアミン（ＥＡ）、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）、またはこれらの派生物を含んでいてもよい。一例では、基板１７００を、約０．５ＭのＴＥＡ−ＨＦ溶液を含有し、温度約２０℃のＢＯＥ溶液に約２５秒間さらすことで、ネイティブ面１７０４を除去して露出面１７１４を形成することができる。別の例では、基板１７００を、約０．５ＭのＥＡ−ＨＦ溶液を含有し、温度約２０℃のＢＯＥ溶液に約２０秒間さらす。別の例では、基板１７００を、約０．５ＭのＤＥＡ−ＨＦ溶液を含有し、温度約２０℃のＢＯＥ溶液に約３０秒間さらす。また別の例では、ネイティブ面１７０４の除去に使用することができるＢＯＥ湿式洗浄プロセスは、２００６年３月２０日出願の、同一出願人の米国特許第１１／３８５，０４１号にさらに記述されており、これの全体が参照により本願明細書に組み込まれる。
[00170]前洗浄プロセスの別の実施形態では、ステップ１０１０、１１１０、１２１０、１３１０、１４１０、１５１０、１６１０、１９１０の最中に、緩衝酸化エッチング（ＢＯＥ）溶液およびプロセスを使用して、基板１７００からネイティブ酸化物および他の汚染物を選択的に除去することができる。また、別の基板を使用して、ステップ２２１０、２４１０、２６１０の最中に、基板からネイティブ酸化物および他の汚染物を選択的に除去することができる。一般的に、ＢＯＥ溶液はアルキルアミン化合物またはアルカノルアミン化合物、およびエッチング剤、例えばフッ化水素を含有している。アルカノルアミン化合物は、エタノールアミン（ＥＡ）、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）、またはこれらの派生物を含んでいてもよい。一例では、基板１７００を、約０．５ＭのＴＥＡ−ＨＦ溶液を含有し、温度約２０℃のＢＯＥ溶液に約２５秒間さらすことで、ネイティブ面１７０４を除去して露出面１７１４を形成することができる。別の例では、基板１７００を、約０．５ＭのＥＡ−ＨＦ溶液を含有し、温度約２０℃のＢＯＥ溶液に約２０秒間さらす。別の例では、基板１７００を、約０．５ＭのＤＥＡ−ＨＦ溶液を含有し、温度約２０℃のＢＯＥ溶液に約３０秒間さらす。また別の例では、ネイティブ面１７０４の除去に使用することができるＢＯＥ湿式洗浄プロセスは、２００６年３月２０日出願の、同一出願人の米国特許第１１／３８５，０４１号にさらに記述されており、これの全体が参照により本願明細書に組み込まれる。
プラズマエッチングプロセス
[00171]別の実施形態では、ステップ１０１０、１１１０、１２１０、１３１０、１４１０、１５１０、１６１０、１９１０の最中に、基板１７００にプラズマエッチングプロセスまたはプラズマ洗浄プロセスを施して、ネイティブ面１７０４を除去し、露出面１７１４を形成することができる。別の実施形態では、ステップ２２１０、２４１０、２６１０の最中に、別の基板にプラズマエッチングプロセスまたはプラズマ洗浄プロセスを施して、ネイティブ面を全て除去し、また露出面を形成することができる。さらに、ここで記述したいくつかのプロセス、例えば無電解堆積プロセスにさらす前に、プラズマエッチングプロセスを使用して、さらした接触面上に形成されたネイティブ酸化物や他の汚染物を除去することが可能である。プラズマエッチングプロセスを施した表面では、通常、後に堆積される金属層の接着性が向上する。プラズマエッチングプロセスは、基板上に化学エッチング洗浄とイン・シトゥー・アニールを実行するように適合されたチャンバ内で実行される。
[00171]別の実施形態では、ステップ１０１０、１１１０、１２１０、１３１０、１４１０、１５１０、１６１０、１９１０の最中に、基板１７００にプラズマエッチングプロセスまたはプラズマ洗浄プロセスを施して、ネイティブ面１７０４を除去し、露出面１７１４を形成することができる。別の実施形態では、ステップ２２１０、２４１０、２６１０の最中に、別の基板にプラズマエッチングプロセスまたはプラズマ洗浄プロセスを施して、ネイティブ面を全て除去し、また露出面を形成することができる。さらに、ここで記述したいくつかのプロセス、例えば無電解堆積プロセスにさらす前に、プラズマエッチングプロセスを使用して、さらした接触面上に形成されたネイティブ酸化物や他の汚染物を除去することが可能である。プラズマエッチングプロセスを施した表面では、通常、後に堆積される金属層の接着性が向上する。プラズマエッチングプロセスは、基板上に化学エッチング洗浄とイン・シトゥー・アニールを実行するように適合されたチャンバ内で実行される。
[00172]次に、プラズマエッチングプロセスチャンバ内で実行する、アンモニア（ＮＨ３）と窒素三フッ化物（ＮＦ３）ガス混合物を使用して基板表面上のネイティブ酸化物を除去するための例証的なプラズマエッチングプロセスについて記述する。プラズマエッチングプロセスは、基板をプラズマエッチングプロセスチャンバ内に配置することで始まる。プロセス中に、基板を６５℃未満、例えば１５〜５０℃に冷却することができる。別の例では、基板を約２２〜４０℃の温度に維持する。典型的には、基板支持部を約２２℃未満に維持することで、所望の基板温度が得られる。
[00173]乾式エッチングチャンバ内にアンモニアガスと窒素三フッ化物ガスを導入して、洗浄ガス混合物を形成する。チャンバ内に導入するそれぞれのガスの量は可変であり、例えば、除去する酸化層の厚さ、洗浄中の基板の形状、プラズマの容量、チャンバ本体の容量に合わせて調整することができる。１つの態様では、アンモニアと窒素三フッ化物が少なくとも１：１のモル比となるようにガス混合物を提供するためにガスを追加する。別の態様では、ガス混合物のモル比は少なくとも約３：１（アンモニアと窒素三フッ化物）である。ガスは、約１：１〜約３０：１（アンモニアと窒素三フッ化物）、より好ましくは約５：１〜約３０：１（アンモニアと窒素三フッ化物）のモル比で乾式エッチングチャンバ内に導入されることが好ましい。より好ましくは、ガス混合物のモル比は約５：１〜約１０：１（アンモニアと窒素三フッ化物）である。ガス混合物のモル比も約１０：１〜約２０：１（アンモニアと窒素三フッ化物）の範囲内に収まる。あるいは、プラズマエッチングプロセス中に、好ましいモル比でプレ混合したガス混合物を使用することもできる。
[00174]ガス混合物にパージガスまたはキャリアガスを追加することもできる。あらゆる適切なパージ／キャリアガス、例えばアルゴン、ヘリウム、水素、窒素、形成ガス、またはこれらの混合物を使用できる。典型的には、アンモニアと窒素三フッ化物の総体的なガス混合物は約０．０５〜２０％の範囲内にある。残りの処理ガスはキャリアガスであってもよい。一実施形態では、パージガスまたはキャリアガスを、反応ガスよりも前にチャンバ本体内に導入して、チャンバ本体内の圧力を安定化させる。
[00175]チャンバ本体内の動作圧力は変更することができる。この圧力は、約５００ミリトール〜３０トール、好ましくは約１〜１０トール、より好ましくは約３〜６トールの範囲内に維持できる。プラズマ空洞内のガス混合物のプラズマに点火するために、約５〜６００ワットのＲＦ電力を印加する。ＲＦ電力は約１００ワット未満であることが好ましい。さらに、電力が印加される周波数は、約１００ｋＨｚ未満、より好ましくは約５０〜９０ｋＨｚの範囲内と非常に低いことが好ましい。
[00176]プラズマエネルギーはアンモニアガスと窒素三フッ化物ガスを、基板表面に反応する反応性の高いアンモニアフッ化物（ＮＨ４Ｆ）化合物および／またはフッ化水素アンモニウム（ＮＨ４Ｆ−ＨＦ）を形成するために組み合わせる反応種に解離させる。一実施形態では、まずキャリアガスを乾式エッチングチャンバ内に導入し、キャリアガスのプラズマを生成した後に、反応ガス、アンモニア、窒素三フッ化物をプラズマに追加する。
[00177]理論で縛られることを意図しないが、腐食ガスＮＨ４Ｆおよび／またはＮＨ４Ｆ−ＨＦはネイティブ酸化物面に反応して、アンモニウムヘキサフルオロシリケート（（ＮＨ４）２ＳｉＦ６）、アンモニア、水を形成すると考えられる。プロセス条件においてアンモニアと水は蒸気であり、チャンバに取り付けられた真空ポンプによってチャンバから除去される。アンモニウムヘキサフルオロシリケートの薄膜は基板表面上に残される。
[00178]基板表面上のアンモニウムヘキサフルオロシリケートの薄膜は、真空昇華プロセス中に除去することができる。プロセスチャンバは、アンモニウムヘキサフルオロシリケートの薄膜を揮発性のＳｉＦ４、ＮＨ３、ＨＦ製品に解離または昇華させるために熱を放射する。次に、これらの揮発性製品を、システムに取り付けられている真空ポンプによってチャンバから除去する。一例では、約７５℃以上の温度を使用して、基板から薄膜を効率的に昇華させる、または除去する。約１００℃以上、例えば約１１５〜２００℃の範囲の温度を使用することが好ましい。基板から膜を除去したら、洗浄済みの基板を除去する前にチャンバをパージおよび真空化する。
[00179]カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＳＩＣＯＮＩ（商標）前洗浄チャンバのような真空の前洗浄チャンバとプロセスを使用して、プラズマ洗浄プロセスを実行できる。この実施形態に使用できるプラズマ補助型の乾式エッチングチャンバおよびプラズマエッチングプロセスについてのさらなる記述が、同一出願人の、２００５年２月２２日に出願され、ＵＳ２００５−０２０３５０号として公告された米国特許第１１／０６３，６４５号（ＡＰＰＭ／８８０２）と、２００５年７月２９日に出願され、ＵＳ２００６−００３３６７８号として公告された米国特許第１１／１９２，９９３号（ＡＰＰＭ／８７０７）とに開示されている。これらは、請求された本発明と矛盾しない範囲でその全体が参照により本願明細書に組み込まれる。
不活性プラズマプロセス
[00180]別の実施形態では、ステップ１０１０、１１１０、１２１０、１３１０、１４１０、１５１０、１６１０、１９１０の最中に、ネイティブ面１７０４を含有した基板１７００を不活性プラズマプロセスにさらすことで、露出面１７０６を形成しながら、有機および無機残渣および微粒子のような汚染物を除去できる。別の実施形態では、ステップ２２１０、２４１０、２６１０の最中に、露出面を形成しながら、ネイティブ面を含有した別の基板を不活性プラズマプロセスにさらすことで、例えば有機および無機残渣および微粒子のような汚染物を除去することができる。一例では、不活性プラズマ前洗浄は、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．より入手可能なＡｒ＋前洗浄プロセス（Ａｒ＋ Ｐｒｅｃｌｅａｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ）である。基板１７００を、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．より入手可能なＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）ＤＰＮチャンバのようなプラズマチャンバ内へ移送する。１つの態様では、プラズマチャンバは、コバルトシリサイド材料１７２０または金属コバルト材料１７１５、または１７３０の堆積に使用するＡＬＤチャンバまたはＣＶＤチャンバと同じクラスタツール上にある。これにより、基板１７００を周囲環境にさらさずに、基板１７００を不活性プラズマプロセスにさらすことが可能になる。不活性プラズマプロセスの最中、ネイティブ面１７０４が、ＤＰＮチャンバ内にアルゴンを流して形成されたイオンアルゴン（ｉｏｎｉｃ ａｒｇｏｎ）と衝突する。不活性プラズマプロセスに使用できるガスには、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン、またはこれらの組み合わせが含まれる。
[00180]別の実施形態では、ステップ１０１０、１１１０、１２１０、１３１０、１４１０、１５１０、１６１０、１９１０の最中に、ネイティブ面１７０４を含有した基板１７００を不活性プラズマプロセスにさらすことで、露出面１７０６を形成しながら、有機および無機残渣および微粒子のような汚染物を除去できる。別の実施形態では、ステップ２２１０、２４１０、２６１０の最中に、露出面を形成しながら、ネイティブ面を含有した別の基板を不活性プラズマプロセスにさらすことで、例えば有機および無機残渣および微粒子のような汚染物を除去することができる。一例では、不活性プラズマ前洗浄は、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．より入手可能なＡｒ＋前洗浄プロセス（Ａｒ＋ Ｐｒｅｃｌｅａｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ）である。基板１７００を、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．より入手可能なＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）ＤＰＮチャンバのようなプラズマチャンバ内へ移送する。１つの態様では、プラズマチャンバは、コバルトシリサイド材料１７２０または金属コバルト材料１７１５、または１７３０の堆積に使用するＡＬＤチャンバまたはＣＶＤチャンバと同じクラスタツール上にある。これにより、基板１７００を周囲環境にさらさずに、基板１７００を不活性プラズマプロセスにさらすことが可能になる。不活性プラズマプロセスの最中、ネイティブ面１７０４が、ＤＰＮチャンバ内にアルゴンを流して形成されたイオンアルゴン（ｉｏｎｉｃ ａｒｇｏｎ）と衝突する。不活性プラズマプロセスに使用できるガスには、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン、またはこれらの組み合わせが含まれる。
[00181]不活性プラズマプロセスは、約１０秒間〜５分間、好ましくは約３０秒間〜４分間、またより好ましくは約１〜３分間の時間継続する。また、不活性プラズマプロセスはプラズマ電力設定部において約５００〜３，０００ワット、好ましくは約７００〜２，５００ワット、より好ましくは約９００〜１，８００ワットの範囲内において行われる。一般的に、プラズマプロセスは約５０〜１００％のデューティサイクル、約１０ｋＨｚのパルス周波数で実施される。プラズマチャンバは約１０〜８０ミリトールの圧力を有していてもよい。不活性ガスは、約１０標準立法センチメートル／分（ｓｃｃｍ）〜約５標準リットル／分（ｓｌｍ）、好ましくは約５０〜７５０ｓｃｃｍ、より好ましくは約１００〜５００ｓｃｃｍの流量を有していてもよい。好ましい実施形態では、不活性プラズマプロセスは、プラズマチャンバ内で製造された無窒素アルゴンプラズマである。
コバルト含有材料の堆積
[00182]図１７Ｃ〜図１７Ｅは、本願明細書中の実施形態で記述しているとおり上にコバルト含有材料が堆積および／または形成された基板１７００を図示している。コバルト含有材料は、コバルトシリサイド材料１７２０、金属コバルト材料１７１５、および／または金属コバルト材料１７３０を含んでおり、ＡＬＤプロセス、ＣＶＤプロセス、ＰＶＤプロセス、無電解堆積プロセス、あるいはこれらの組み合わせによって堆積または形成することができる。
[00182]図１７Ｃ〜図１７Ｅは、本願明細書中の実施形態で記述しているとおり上にコバルト含有材料が堆積および／または形成された基板１７００を図示している。コバルト含有材料は、コバルトシリサイド材料１７２０、金属コバルト材料１７１５、および／または金属コバルト材料１７３０を含んでおり、ＡＬＤプロセス、ＣＶＤプロセス、ＰＶＤプロセス、無電解堆積プロセス、あるいはこれらの組み合わせによって堆積または形成することができる。
[00183]一実施形態では、プロセス１０００は、図１７Ｄ、図１７Ｅに描画するように、基板１７００上にコバルトシリサイド材料１７２０を堆積させ（ステップ１０２０）、基板１７００上に金属コバルト材料１７３０を堆積させる（ステップ１０３０）。一例では、ＡＬＤチャンバ、ＣＶＤチャンバ、またはＰＶＤチャンバといった同じプロセスチャンバ内で、コバルトシリサイド材料１７２０と金属コバルト材料１７３０を堆積させる。別の例では、コバルトシリサイド材料１７２０および金属コバルト材料１７３０を別個のプロセスチャンバ、例えばＡＬＤチャンバ、ＣＶＤチャンバ、またはＰＶＤチャンバ内で堆積させる。
[00184]別の実施形態では、プロセス１１００では、図１７Ｄ、図１７Ｅに描画するように、基板１７００上にコバルトシリサイド材料１７２０を堆積させ（ステップ１１２０）、基板１７００上に金属コバルト材料１７３０を堆積させ（ステップ１１３０）、基板１７００をアニールプロセスにさらす（ステップ１１４０）。一例では、ＡＬＤチャンバ、ＣＶＤチャンバ、またはＰＶＤチャンバといった同じプロセスチャンバ内において、コバルトシリサイド材料１７２０と金属コバルト材料１７３０を堆積させ、アニールプロセスを実施する。別の例では、同じプロセスチャンバ内においてコバルトシリサイド材料１７２０と金属コバルト材料１７３０を堆積させ、アニールチャンバ内でアニールプロセスにさらす。別の例では、ＡＬＤチャンバ、ＣＶＤチャンバ、またはＰＶＤチャンバのような別々のプロセスチャンバ内でコバルトシリサイド材料１７２０、金属コバルト材料１７３０を堆積させ、プロセスチャンバのうちの１つの内部においてアニールプロセスを実施する。別の例では、ＡＬＤチャンバ、ＣＶＤチャンバ、またはＰＶＤチャンバのような別々のプロセスチャンバ内においてコバルトシリサイド材料１７２０と金属コバルト材料１７３０を堆積させ、アニールチャンバ内でアニールプロセスを実施する。
[00185]別の実施形態において、プロセス１２００では、図１７Ｄ、図１７Ｅに描画するように、基板１７００上にコバルトシリサイド材料１７２０を堆積させ（ステップ１２２０）、基板１７００にアニールプロセスを施し（ステップ１２３０）、基板１７００上に金属コバルト材料１７３０を堆積させる（ステップ１２４０）。一例では、ＡＬＤチャンバ、ＣＶＤチャンバ、またはＰＶＤチャンバのような同じプロセスチャンバ内で、コバルトシリサイド材料１７２０と金属コバルト材料１７３０を堆積させ、アニールプロセスにさらす。別の例では、同じプロセスチャンバ内でコバルトシリサイド材料１７２０と金属コバルト材料１７３０を堆積させ、アニールチャンバ内でアニールプロセスを実施する。別の例では、ＡＬＤチャンバ、ＣＶＤチャンバ、またはＰＶＤチャンバのような別々のプロセスチャンバ内でコバルトシリサイド材料１７２０と金属コバルト材料１７３０を堆積させ、いずれかのプロセスチャンバ内でアニールプロセスを実施する。別の例では、ＡＬＤチャンバ、ＣＶＤチャンバ、またはＰＶＤチャンバのような別々のプロセスチャンバ内でコバルトシリサイド材料１７２０と金属コバルト材料１７３０を堆積させ、アニールチャンバ内でアニールプロセスを実施する。
[00186]別の実施形態において、プロセス１３００では、図１７Ｄ、図１７Ｅに描画するように、基板１７００上にコバルトシリサイド材料１７２０を堆積させ（ステップ１３２０）、基板１７００上に金属コバルト材料１７３０を堆積させる（ステップ１３３０）。この後、基板１７００をアニールプロセスにさらす（ステップ１３６０）。一例では、ＡＬＤチャンバ、ＣＶＤチャンバ、またはＰＶＤチャンバのような同じプロセスチャンバ内で、コバルトシリサイド材料１７２０と金属コバルト材料１７３０を堆積させ、アニールプロセスにさらす。別の例では、同じプロセスチャンバ内でコバルトシリサイド材料１７２０と金属コバルト材料１７３０を堆積させ、アニールチャンバ内でアニールプロセスにさらす。別の例では、ＡＬＤチャンバ、ＣＶＤチャンバ、またはＰＶＤチャンバのような別々のプロセスチャンバ内でコバルトシリサイド材料１７２０と金属コバルト材料１７３０を堆積させ、いずれかのプロセスチャンバ内でアニールプロセスにさらす。別の例では、ＡＬＤチャンバ、ＣＶＤチャンバ、またはＰＶＤチャンバのような別々のプロセスチャンバ内でコバルトシリサイド材料１７２０と金属コバルト材料１７３０を堆積させ、アニールチャンバ内でアニールプロセスを実施する。
[00187]別の実施形態において、プロセス１４００では、図１７Ｄ、図１７Ｅに描画するように、基板１７００上にコバルトシリサイド材料１７２０を堆積させ（ステップ１４２０）、基板１７００上に金属コバルト材料１７３０を堆積させる（ステップ１４３０）。この後、基板１７００をアニールプロセスにさらす（ステップ１４５０）。一例では、ＡＬＤチャンバ、ＣＶＤチャンバ、またはＰＶＤチャンバのような同じプロセスチャンバ内で、コバルトシリサイド材料１７２０と金属コバルト材料１７３０を堆積させ、アニールプロセスにさらす。別の例では、同じプロセスチャンバ内でコバルトシリサイド材料１７２０と金属コバルト材料１７３０を堆積させ、アニールチャンバ内でアニールプロセスにさらす。別の例では、ＡＬＤチャンバ、ＣＶＤチャンバ、またはＰＶＤチャンバのような別々のプロセスチャンバ内でコバルトシリサイド材料１７２０と金属コバルト材料１７３０を堆積させ、いずれかのプロセスチャンバ内でアニールプロセスを実施する。別の例では、ＡＬＤチャンバ、ＣＶＤチャンバ、またはＰＶＤチャンバのような別々のプロセスチャンバ内でコバルトシリサイド材料１７２０と金属コバルト材料１７３０を堆積させ、アニールチャンバ内でアニールプロセスを実施する。
[00188]別の実施形態において、プロセス１５００では、図１７Ｃ、図１７Ｄに描画しているように、サリサイドプロセスまたはシリサイド化プロセス中にコバルトシリサイド材料１７２０を形成するために、基板１７００上に金属コバルト材料１７１５を堆積させ（ステップ１５２０）、アニールプロセスにさらす（ステップ１５３０）。１つの態様では、サリサイドプロセスまたはシリサイド化プロセスの最中に、金属コバルト材料１７１５を完全に消耗して、コバルトシリサイド材料１７２０を形成することができる。コバルトシリサイド材料１７２０は、露出面１７０６のシリコン原子、および金属コバルト材料１７１５のコバルト原子から形成する。この後に、図１７Ｅに描画するように、基板１７００上に金属コバルト材料１７３０を堆積させる（ステップ１５４０）。
[00189]別の実施形態において、プロセス１５００は、図１７Ｃ、図１７Ｅに描画するように、サリサイドまたはシリサイド化プロセスの最中に、金属コバルト材料１７１５の一部のみからコバルトシリサイド材料１７２０を形成するために、基板１７００上に金属コバルト材料１７１５を堆積させ（ステップ１５２０）、アニールプロセスにさらす(ステップ１５３０)。コバルトシリサイド材料１７２０を形成するために、金属コバルト材料１７１５が部分的にのみ消耗され、残りの部分は金属コバルトのまま残る。このため、図１７Ｅに描画するように、サリサイドまたはシリサイド化プロセスの後、金属コバルト材料１７１５の残りの部分は金属コバルト材料１７３０となる。任意で、基板１７００上に追加の金属コバルト材料１７３０を堆積させてもよい（ステップ１５４０）。
[00190]一例では、ＡＬＤチャンバ、ＣＶＤチャンバ、またはＰＶＤチャンバのような同一のプロセスチャンバ内において、金属コバルト材料１７１５を堆積させ、アニールプロセスを実施する。別の例では、プロセスチャンバ内で金属コバルト材料１７１５を堆積させ、アニールチャンバ内でアニールプロセスを実施する。また別の例では、ＡＬＤチャンバ、ＣＶＤチャンバ、またはＰＶＤチャンバのような別々のプロセスチャンバ内で、金属コバルト材料１７１５と金属コバルト材料１７３０を堆積させ、いずれかのプロセスチャンバ内でアニールプロセスを実施する。別の例では、ＡＬＤチャンバ、ＣＶＤチャンバ、またはＰＶＤチャンバのような別々のプロセスチャンバ内において金属コバルト材料１７１５と金属コバルト材料１７３０を堆積させ、アニールチャンバ内でアニールプロセスを実施する。
[00191]別の実施形態において、プロセス１６００では、図１７Ｃ、図１７Ｄに描画するように、サリサイドまたはシリサイド化プロセスの最中にコバルトシリサイド材料１７２０を形成するために、基板１７００上に金属コバルト材料１７１５を堆積させ（ステップ１６２０）、アニールプロセスにさらす（ステップ１６３０）。１つの態様では、サリサイドプロセスまたはシリサイド化プロセスの最中にコバルトシリサイド材料１７２０を形成するために、金属コバルト材料１７１５を完全に消耗することができる（図１７Ｄ）。別の態様では、コバルトシリサイド材料１７２０を形成するために金属コバルト材料１７１５を一部のみ消耗し、一方で、金属コバルト材料１７１５の残り部分を金属コバルト材料１７３０として描画する（図１７Ｅ）。一例では、ＡＬＤチャンバ、ＣＶＤチャンバ、またはＰＶＤチャンバのような同一のプロセスチャンバ内で金属コバルト材料１７１５を堆積させ、アニールプロセスにさらす。別の例では、プロセスチャンバ内で金属コバルト材料１７１５を堆積させ、アニールチャンバ内でアニールプロセスを実施する。
[00192]一実施形態において、プロセス１９００では、図１７Ｄに描画するように、基板１７００上にコバルトシリサイド材料１７２０を堆積させる（ステップ１９２０）。ＡＬＤチャンバ、ＣＶＤチャンバ、またはＰＶＤチャンバ内においてコバルトシリサイド材料１７２０を堆積させることができる。
コバルトシリサイドおよび金属コバルト材料の堆積
[00193]図１８は、ここで記述した堆積プロセスとアニールプロセスのうち少なくとも１つの実施形態を実行するのに適した統合型のマルチチャンバ基板処理システムを示す。少なくとも１つのＡＬＤチャンバ、少なくとも１つのＣＶＤチャンバ、少なくとも１つのＰＶＤチャンバを有する、あるいは少なくとも１つのアニールチャンバが上設されているマルチチャンバプロセスシステムまたはクラスタツール内において、前洗浄プロセス、堆積プロセス、アニールプロセスを実行することができる。ここで記述のプロセスの最中に使用できる処理プラットホームには、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．より市販されているＥＮＤＵＲＡ（登録商標）処理プラットホームがある。
[00193]図１８は、ここで記述した堆積プロセスとアニールプロセスのうち少なくとも１つの実施形態を実行するのに適した統合型のマルチチャンバ基板処理システムを示す。少なくとも１つのＡＬＤチャンバ、少なくとも１つのＣＶＤチャンバ、少なくとも１つのＰＶＤチャンバを有する、あるいは少なくとも１つのアニールチャンバが上設されているマルチチャンバプロセスシステムまたはクラスタツール内において、前洗浄プロセス、堆積プロセス、アニールプロセスを実行することができる。ここで記述のプロセスの最中に使用できる処理プラットホームには、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．より市販されているＥＮＤＵＲＡ（登録商標）処理プラットホームがある。
[00194]図１８は処理プラットホームシステム１８３５の一実施形態の略平面図であり、このシステムは、２つの移送チャンバ１８４８、１８５０と、移送チャンバ１８４８、１８５０内にそれぞれ配置された移送ロボット１８４９、１８５１と、２つの移送チャンバ１８４８、１８５０上に配置された複数のプロセスチャンバ１８３６、１８３８、１８４０、１８４１、１８４２、１８４３とを含む。第１移送チャンバ１８４８と第２移送チャンバ１８５０は、冷却チャンバまたはプレ加熱チャンバを備えていてもよい通過チャンバ１８５２によって分けられている。第１移送チャンバ１８４８と第２移送チャンバ１８５０が異なる圧力で動作している場合、通過チャンバ１８５２は、基板取り扱いの最中にさらにポンプダウンあるいは通気される。例えば、第１移送チャンバ１８４８は、約１００ミリトール〜５トールの範囲内、例えば約４００ミリトールの圧力で動作することができ、第２移送チャンバ１８５０は約１×１０−５〜１×１０−８トール、例えば１×１０−７トールの圧力で動作することができる。処理プラットホームシステム１８３５は、マイクロプロセッサコントローラ１８５４のプログラミングによって自動化されている。基板は、処理プラットホームシステム１８３５内の様々なチャンバ間で、真空を中断したり、基板を外部環境条件にさらすことなく移送されてよい。
[00195]第１移送チャンバ１８４８は２つの脱ガスチャンバ１８４４、２つのロードロックチャンバ１８４６、通過チャンバ１８５２に結合することができる。第１移送チャンバ１８４８はまた、反応性前洗浄チャンバ１８４２を有していてもよく、チャンバ１８３６はＡＬＤプロセスチャンバまたはＣＶＤチャンバであってもよい。前洗浄チャンバ１８４２は、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から市販されているＰｒｅＣｌｅａｎ ＩＩチャンバであってもよい。基板（図示せず）は、ロードロックチャンバ１８４６を介して処理プラットホームシステム１８３５内に搭載される。この後、基板は脱ガスチャンバ１８４４および前洗浄１８４２チャンバのそれぞれの内部において連続的に脱ガスおよび洗浄される。基板は、移送ロボット１８４９によって脱ガスチャンバ１８４４と前洗浄チャンバ１８４２の間で移動される。次に、基板はチャンバ１８３６内へ移送されてよい。一実施形態では、脱ガスチャンバ１８４４を、ここで記述しているアニールプロセスの最中に使用できる。
[00196]第２移送チャンバ１８５０はプロセスチャンバ１８３８、１８４０、１８４１、１８４３のクラスタに結合している。一例では、チャンバ１８３８、１８４０は、作業者が望むコバルトシリサイド、金属コバルト、またはタングステンのような材料を堆積させるためのＡＬＤチャンバであってもよい。別の例では、チャンバ１８３８、１８４０は、作業者が望むタングステンのような材料を堆積させるためのＣＶＤチャンバであってもよい。適切なＣＶＤチャンバの例には、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から市販されているＷＸＺ（商標）チャンバが含まれていてもよい。ＣＶＤチャンバは、ＡＬＤ技術、並びに従来のＣＶＤ技術によって材料を堆積させるように適合されている。チャンバ１８４１、１８４３は、基板を低圧または超低圧においてアニールするために使用することができる急速熱アニール（ＲＴＡ）チャンバ、または急速熱プロセス（ＲＴＰ）チャンバであってもよい。ＲＴＡチャンバの例には、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．より市販のＲＡＤＩＡＮＣＥ（登録商標）チャンバが挙げられる。あるいは、チャンバ１８４１、１８４３は、高温ＣＶＤ堆積、アニールプロセス、またはイン・シトゥー堆積およびアニールプロセスの実行が可能なＷＸＺ（商標）堆積チャンバであってもよい。ＰＶＤプロセスを施した基板を、移送チャンバ１８４８から通過チャンバ１８５２を通って移送チャンバ１８５０内へ移動させる。この後、基板のプロセスに必要な材料堆積およびアニールを行うために、移送ロボット１８５１が、１または複数のプロセスチャンバ１８３８、１８４０、１８４１、１８４３の間で基板を移動させる。
[00197]ＲＴＡチャンバ（図示せず）を処理プラットホームシステム１８３５の第１移送チャンバ１８４８上に配置して、処理プラットホームシステム１８３５から基板を除去する前、または第２移送チャンバ１８５０へ移送する前に、ポスト堆積アニールプロセスを提供できるようにすることも可能である。一例では、基板を処理プラットホームシステム１８３５内のチャンバ間で真空中断なく移送することができる。
[00198]図示にはないが、複数の真空ポンプが各移送チャンバおよび各プロセスチャンバと流体連通した状態で配置され、各チャンバ内の圧力を独立的に規制している。ポンプは、装置のロードロックチャンバからプロセスチャンバにかけて上昇する圧力の真空勾配を確立していてもよい。
[00199]あるいは、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．製のＤＰＳ（登録商標）（分断されたプラズマ源）チャンバのようなプラズマエッチングチャンバを処理プラットホームシステム１８３５に結合するか、別個のプロセスシステム内に設置することで、気相堆積プロセス後に余分な材料を除去するために基板表面をエッチングし、堆積したコバルト含有材料をアニールし、またはサリサイドプロセス中にシリサイドの形成を行うことができる。例えば、アニールプロセスによってコバルトおよびシリコン材料からコバルトシリサイドを形成する際に、エッチングチャンバを使用して、基板表面から余分なコバルト材料を除去することができる。本発明の実施形態は、さらに、これ以外のエッチングプロセスおよび装置の使用、例えば湿式エッチングチャンバをここで記述のプロセスおよび装置と共に使用することも考慮する。
[00200]一実施形態では、まず、基板１７００を約２５０〜４００℃、例えば約３５０℃に加熱する一方で、脱ガスプロセスに、約５分間以下、例えば約１分間、基板１７００をさらす。脱ガスプロセスではさらに、基板を約１×１０−７〜１×１０−５トールの圧力、例えば約５×１０−６トールで減少させた真空に維持する。脱ガスプロセスは、水蒸気、溶液、または揮発性有機化合物といった揮発性の表面汚染物を除去する。
[00201]ここで記述しているように（図１７Ｄ）、ＣＶＤプロセス、ＡＬＤプロセス、またはこれらの組み合わせを使用してコバルトシリサイド材料１７２０を形成することができる。一般的に、１周期のＡＬＤプロセスにおいて、基板１７００をコバルト前駆物質およびシリコン前駆物質に連続的にさらして、コバルトシリサイド材料１７２０を形成する。所望の厚さのコバルトシリサイド材料１７２０が得られるまでＡＬＤ周期を繰り返す。
[00202]コバルトシリサイド材料１７２０の厚さは、製造するデバイス構造によって変更できる。一実施形態では、コバルトシリサイド材料１７２０の厚さは約３００Å未満、好ましくは約５〜２００Å、より好ましくは約１０〜１００Å、またより好ましくは約１５〜５０Å、さらにより好ましくは約２５〜３０Åである。金属コバルト材料１７１５または１７３０の膜厚は約５〜３００Å、好ましくは約１０〜１００Å、より好ましくは約２０〜７０Å、またより好ましくは約４０〜５０Å、例えば約４５Åであってもよい。
[00203]一実施形態では、ＡＬＤチャンバまたは基板１７００を、約５００℃未満、好ましくは約１００〜４５０℃、より好ましくは約１５０〜４００℃、例えば約３００℃に加熱できる。前述したとおり、特に低ｋ材料を採用している場合には、温度が約４００℃を超えるとデバイスの損傷の危険が大きいため、比較的低い堆積温度が非常に有利である。
ＣＶＤまたはＡＬＤによるコバルト含有材料
[00204]本発明の実施形態は、ＡＬＤ、プラズマ拡張ＡＬＤ（ＰＥ−ＡＬＤ）、ＣＶＤ、プラズマ拡張ＣＶＤ（ＰＥ−ＣＶＤ）といった様々な気相堆積プロセスによって基板上にコバルト含有材料を堆積させる方法を提供する。プラズマ拡張プロセスは、プラズマをイン・シトゥーで、または遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）によって生成することができる。ここで記述しているように、コバルト含有材料は、コバルトシリサイド材料１７２０と金属コバルト材料１７１５および１７３０を含む。一実施形態では、ＡＬＤプロセス中に基板を試薬とコバルト前駆物質に連続的にさらすことで、基板上にコバルト含有材料を堆積させる。一実施形態では、シリコン前駆物質を試薬として使用して、コバルト含有材料としてのコバルトシリサイド材料１７２０を形成している。別の実施形態では、少なくとも１つの還元剤を試薬として使用し、金属コバルト材料１７１５、１７３０をコバルト含有材料として形成している。
[00204]本発明の実施形態は、ＡＬＤ、プラズマ拡張ＡＬＤ（ＰＥ−ＡＬＤ）、ＣＶＤ、プラズマ拡張ＣＶＤ（ＰＥ−ＣＶＤ）といった様々な気相堆積プロセスによって基板上にコバルト含有材料を堆積させる方法を提供する。プラズマ拡張プロセスは、プラズマをイン・シトゥーで、または遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）によって生成することができる。ここで記述しているように、コバルト含有材料は、コバルトシリサイド材料１７２０と金属コバルト材料１７１５および１７３０を含む。一実施形態では、ＡＬＤプロセス中に基板を試薬とコバルト前駆物質に連続的にさらすことで、基板上にコバルト含有材料を堆積させる。一実施形態では、シリコン前駆物質を試薬として使用して、コバルト含有材料としてのコバルトシリサイド材料１７２０を形成している。別の実施形態では、少なくとも１つの還元剤を試薬として使用し、金属コバルト材料１７１５、１７３０をコバルト含有材料として形成している。
[00205]一実施形態では、ＰＥ−ＡＬＤプロセス中に、コバルト前駆物質およびプラズマの連続パルスを提供しながら、一定の流れの試薬ガスを含有したコバルト含有材料を形成できる。別の実施形態では、コバルト前駆物質および試薬プラズマの連続パルスを提供する別のＰＥ−ＡＬＤプロセス中に、コバルト含有材料を形成できる。両方の実施形態において、一般的に試薬はプロセス中にイオン化される。また、ＰＥ−ＡＬＤプロセスは、プラズマがＲＰＳシステムによってプロセスチャンバの外部で生成できる、また好ましくは、プラズマがプラズマ可能ＡＬＤプロセスチャンバ内でイン・シトゥーにおいて生成できると仮定する。ＰＥ−ＡＬＤプロセス中に、マイクロ波（ＭＷ）周波数生成器または高周波（ＲＦ）生成器からプラズマを生成することができる。好ましい例では、ＲＦ生成器によってイン・シトゥープラズマが生成される。別の実施形態では、コバルト前駆物質および試薬の連続パルスを提供する加熱ＡＬＤプロセスの最中に、コバルト含有材料を形成することができる。
ここで記述の実施形態の最中に使用するＡＬＤプロセスチャンバは、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手できる。ＡＬＤプロセスチャンバの詳細な記述は、同一出願人の米国特許第６，９１６，３９８号、６，８７８，２０６号、２００２年１０月２５日に出願され、ＵＳ２００３−０１２１６０８号として公告された、同一出願人の米国特許第１０／２０８１，０７９号、さらに、同一出願人の米国特許第１１／５５６，７４５号（１０４２９）、１１／５５６，７５２号（１０４２９．０２）、１１／５５６，７５６号（１０４２９．０３）、１１／５５６，７５８号（１０４２９．０４）、１１／５５６，７６３号（１０４２９．０５）に見ることができ、それぞれタイトルが「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｐｌａｓｍａ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ」であり、それぞれ２００６年１１月６日に出願されており、これらの全体は参照により本願明細書に組み込まれている。別の実施形態では、ＡＬＤモードおよび従来のＣＶＤモードの両方で動作するように構成されたチャンバを使用して、コバルト含有材料を堆積させることができ、これは、２００３年１１月１３日に出願され、参照により本願明細書中に全体が組み込まれている米国特許第７，２０４，８８６号として発行された同一出願人の米国特許第１０／７１２，６９０号（ＡＰＰＭ／６７６６）に記載されている。コバルト含有材料を形成するためのＡＬＤプロセスの詳細な記述は、さらに、２００３年５月２２日に出願され、ＵＳ２００５−０２２０９９８号として公告された、同一出願人の米国特許第１０／４４３，６４８号（５９７５）、および、２００３年８月４日に出願され、ＵＳ２００４−０１０５９３４号として公告された、同一出願人の米国特許第１０／６３４，６６２号（５９７５．Ｐ１）において開示されており、これらの全体は参照により本願明細書中に組み込まれている。別の実施形態では、コバルト含有材料を堆積させるために使用できる、ＡＬＤモードと従来のＣＶＤモードで動作するように構成されたチャンバは、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手できるＴＸＺシャワーヘッドおよびＣＶＤチャンバである。
[00206]ＡＬＤプロセス中に、プロセスチャンバを、約０．１〜８０トール、好ましくは約０．５〜１０トール、またより好ましくは約１〜５トールの圧力で加圧することができる。さらに、チャンバまたは基板を約５００℃未満、好ましくは約１００〜４５０℃、より好ましくは約１５０〜４００℃、例えば約３００℃に加熱することができる。ＰＥ−ＡＬＤプロセス中に、イン・シトゥープラズマプロセスを行うためにプロセスチャンバ内でプラズマを点火する、あるいは、ＲＰＳシステムのような外部源によってプラズマを形成することができる。プラズマはＭＷ生成器によって生成できるが、ＲＦ生成器で生成することが好ましい。ＲＦ生成器は、約１００ｋＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数に設定できる。一例では、周波数１３．５６ＭＨｚのＲＦ生成器を、約１００〜１，０００ワット、好ましくは約２５０〜６００ワット、より好ましくは約３００〜５００ワットの電力出力を有するように設定することができる。一例では、周波数４００ｋＨｚのＲＦ生成器を、約２００〜２，０００ワット、好ましくは約５００〜１，５００ワットの電力出力を有するように設定できる。基板表面を、表面範囲値あたりのパワーが約０．０１〜１０．０ワット／ｃｍ２、好ましくは約０．０５〜６．０ワット／ｃｍ２であるプラズマにさらすことができる。
[00207]基板は、例えば、基板上に形成した１または複数の誘電材料層に相互接続パターンが画定されたシリコン基板であってもよい。一例では、基板は誘電面を含有する。温度および圧力といったプロセスチャンバ条件を調整することによって、基板上の処理ガスの吸収を拡張し、ピロリルコバルト前駆物質および試薬ガスの反応を促進することができる。
[00208]一実施形態では、ＡＬＤ周期全般にわたって基板を試薬ガスにさらすことができる。基板を、コバルト前駆物質のアンプルにキャリアガス（例えば窒素またはアルゴン）を通して形成したコバルト前駆物質ガスにさらすことができる。このアンプルは、プロセス中に使用するコバルト前駆物質に応じて加熱することもできる。一例では、コバルトカルボニル化合物（例えば（ＣＯ）ｘＣｏｙＬｚ、ここでＸ、Ｙ、Ｚ、Ｌはここで記述したものである）またはアミドコバルト化合物（例えば、（ＲＲ’Ｎ）ｘＣｏ）を含有したアンプルを約３０〜５００℃に加熱できる。通常、コバルト前駆物質ガスの流量は約１００〜２，０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２００〜１，０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約３００〜７００ｓｃｃｍ、例えば約５００ｓｃｃｍである。コバルト前駆物質ガスと試薬ガスを組み合わせて堆積ガスを形成することができる。通常、試薬ガスの流量は約１００〜３，０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２００〜２，０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約５００〜１，５００ｓｃｃｍである。一例では、シランを試薬ガスとして約１，５００ｓｃｃｍの流量で使用する。基板を、コバルト前駆物質および試薬ガスを含有したコバルト前駆物質ガスまたは堆積ガスに、約０．１〜８秒間、好ましくは約１〜５秒間、より好ましくは約２〜４秒間さらすことができる。コバルト前駆物質ガスの流れは、コバルト前駆物質が基板上に吸収されると停止することができる。コバルト前駆物質は断続的な層、連続層、さらには複数の層であってもよい。
[00209]コバルト前駆物質ガスの流れが停止したら、基板およびチャンバをパージステップにさらすことができる。パージステップの最中に、試薬ガスの流量を先行のステップから維持したりこれを調整することができる。試薬ガスの流れを先行のステップから維持することが好ましい。任意で、パージガスを約１００〜２，０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２００〜１，０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約３００〜７００ｓｃｃｍ、例えば約５００ｓｃｃｍの流量でプロセスチャンバ内に付与することができる。パージステップは、プロセスチャンバ内の余分なコバルト前駆物質および他の汚染物を除去する。パージステップは、約０．１〜８秒間、好ましくは約１〜５秒間、より好ましくは約２〜４秒間にわたって実施できる。キャリアガス、パージガス、処理ガスは、窒素、水素、アルゴン、ネオン、ヘリウム、またはこれらの組み合わせを含有していてもよい。好ましい実施形態では、キャリアガスは窒素を含有している。
[00210]この後、プラズマに点火する前に、試薬ガスの流れを維持または調整する。基板を、約０．１〜２０秒間、好ましくは約１〜１０秒間、より好ましくは約２〜８秒間にわたってプラズマにさらす。この後、プラズマパワーをオフにする。一例では、シラン、プラズマ、窒素プラズマ、水素プラズマ、またはこれらの組み合わせのプラズマを形成するための試薬はシラン、窒素、水素、あるいはこれらの組み合わせであってもよい。試薬プラズマは、基板上に吸収されたコバルト前駆物質に反応して、基板上にコバルト含有材料を形成する。一例では、反応プラズマ（例えば水素）を使用して金属コバルト材料を形成することができる。しかし、組成の幅広いコバルト含有材料の形成には、様々な反応物を使用することができる。一例では、ホウ素含有反応化合物（例えば、ジボラン）を使用して、ホウ化物を含有したコバルト含有材料を形成できる。好ましい例では、シリコン前駆物質（例えば、シランまたはジシラン）を使用してコバルトシリサイド材料を形成することができる。
[00211]プロセスチャンバに第２パージステップを施して、先行のステップからの余分な前駆物質または汚染物を除去する。パージステップ中、試薬ガスの流量は先行のステップから維持または調整される。オプションのパージガスを約１００〜２，０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２００〜１，０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約３００〜７００ｓｃｃｍ、例えば約５００ｓｃｃｍの流量でプロセスチャンバ内に付与する。第２パージステップを、約０．１〜８秒間、好ましくは約１〜５秒間、より好ましくは約２〜４秒間にわたって実施することができる。
[00212]基板上に所定の厚さのコバルト含有材料が堆積されるまでＡＬＤ周期を繰り返すことができる。一例では、コバルトシリサイド層の厚さは約５Å、金属コバルト層の厚さは約１０Åである。別の例では、コバルトシリサイド層の厚さは約３０Å、金属コバルト層の厚さは約５０Åである。ここで記述したプロセスは、コバルト含有材料を少なくとも０．１５Å／周期、好ましくは少なくとも０．２５Å／周期、より好ましくは少なくとも０．３５Å／周期またはこれ以上の速度で堆積することできる。別の実施形態では、ここで記述したプロセスは、核形成遅延に関連した従来技術の欠点を克服している。コバルト含有材料を堆積する実験の全てでなくとも多くの最中、検出可能な核形成遅延は認められなかった。
[00213]別の実施形態では、基板を試薬プラズマのようなコバルト前駆物質および活性試薬のパルスに連続的にさらす別のＰＥ−ＡＬＤプロセス中に、コバルト含有材料を形成することができる。ここで記述しているように、コバルト前駆物質を含有したアンプルにキャリアガスを通して形成したコバルト前駆物質ガスに基板をさらすことが可能である。通常、コバルト前駆物質ガスの流量は約１００〜２，０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２００〜１，０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約３００〜７００ｓｃｃｍ、例えば約５００ｓｃｃｍである。基板を、コバルト前駆物質と試薬ガスを含有した堆積ガスに、約０．１〜８秒間、好ましくは約１〜５秒間、より好ましくは約２〜４秒間にわたってさらすことができる。コバルト前駆物質ガスの流れは、コバルト前駆物質が基板上に吸収されると停止することができる。コバルト前駆物質は断続的な層、連続層、またはさらに複数の層であってもよい。
[00214]この後、基板とチャンバをパージステップにさらす。パージステップの最中、プロセスチャンバ内にパージガスを付与する。１つの態様では、パージガスはアンモニア、窒素、または水素のような試薬ガスである。別の態様では、パージガスは試薬ガスとは別のガスであってもよい。例えば、試薬ガスはアンモニア、パージガスは窒素、水素、またはアルゴンであってもよい。パージガスの流量は約１００〜２，０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２００〜１，０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約３００〜７００ｓｃｃｍ、例えば約５００ｓｃｃｍであってもよい。パージステップにより、プロセスチャンバ内の余分なコバルト前駆物質およびこれ以外の汚染物を除去する。パージステップは約０．１〜８秒間、好ましくは約１〜５秒間、より好ましくは約２〜４秒間にわたって実施されることができる。キャリアガス、パージガス、処理ガスは窒素、水素、アルゴン、ネオン、ヘリウム、またはこれらの組み合わせを含有していてもよい。
[00215]次のＡＬＤプロセスステップの最中に、基板およびこれに吸収されたコバルト前駆物質を試薬ガスにさらすことができる。任意で、プロセスチャンバ内にキャリアガスを試薬ガスと同時に付与してもよい。試薬ガスに点火してプラズマを形成することができる。通常、試薬ガスの流量は約１００〜３，０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２００〜２，０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約５００〜１，５００ｓｃｃｍである。一例では、シランを試薬ガスとして、約１，５００ｓｃｃｍの流量で使用している。基板を、約０．１〜２０秒間、好ましくは約１〜１０秒間、より好ましくは約２〜８秒間にわたりプラズマにさらすことができる。この後、プラズマ電力をオフにすることができる。一例では、試薬はシラン、ジシラン、窒素、水素、またはこれらの組み合わせであってもよく、プラズマはシランプラズマ、窒素プラズマ、水素プラズマ、またはこれらの組み合わせであってもよい。反応プラズマが基板上に吸収されたコバルト前駆物質に反応し、基板上にコバルト含有材料を形成する。反応プラズマを使用してコバルトシリサイド材料および金属コバルト材料を形成することが好ましい。しかし、ここで記述しているように、様々な反応物を使用して、幅広い組成を有するコバルト含有材料を形成することができる。
[00216]プロセスチャンバに第２パージステップを施して、プロセスチャンバから余分な前駆物質または汚染物を除去することができる。試薬ガスをパージガスとして使用する場合には、先行のステップの最後に停止していた試薬ガスの流れをパージステップ中に再開することができる。あるいは、試薬ガスと異なるパージガスをプロセスチャンバ内に付与してもよい。試薬ガスまたはパージガスの流量は約１００〜２，０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２００〜１，０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約３００〜７００ｓｃｃｍ、例えば約５００ｓｃｃｍであってもよい。第２パージステップを、約０．１〜８秒間、好ましくは約１〜５秒間、より好ましくは約２〜４秒間にわたって実施できる。
[00217]基板上にコバルト含有材料が所定の厚さに堆積されるまで、ＡＬＤ周期を繰り返すことができる。コバルト含有材料は１，０００Å未満、好ましくは５００Å未満、より好ましくは約１０〜１００Å、例えば約３０Åの厚さに堆積させることができる。ここで記述しているプロセスでは、コバルト含有材料を少なくとも０．１５Å／周期、好ましくは少なくとも０．２５Å／周期、より好ましくは少なくとも０．３５Å／周期、またはこれよりも高速において堆積させることができる。別の実施形態では、ここで記述しているプロセスは、核形成遅延に関連した従来技術の欠点を克服している。コバルト含有材料を堆積させる実験の全てでなくとも多くにおいて、検出可能な核形成遅延は認められなかった。
[00218]重要な前駆物質特徴は、好ましい蒸気圧力を有することである。堆積前駆物質は、周囲温度および圧力において気体、液体、または固体の状態であってもよい。しかし通常は、前駆物質はＣＶＤまたはＡＬＤチャンバ内においてガスまたはプラズマとして揮発する。通常、前駆物質はプロセスチャンバ内へ送られる前に加熱される。コバルト含有材料を形成するためのＣＶＤプロセスまたはＡＬＤプロセスの最中に堆積速度が多くの可変要素によって影響を受けるが、コバルト前駆物質のリガンドのサイズは、所定の堆積速度を達成するための重要事項である。リガンドのサイズは、コバルト前駆物質を気化させるために必要とされる特定の温度および圧力を決定することに貢献する。さらに、コバルト前駆物質は、リガンドのサイズに比例する具体的なリガンド立体障害を有する。一般に、リガンドが大きいほど提供される立体障害も大きくなる。そのため、基板を前駆物質にさらしている間における半反応の最中、前駆物質の分子が小さいほど、前駆物質に含有されるリガンドの大きさが小さい場合よりも、表面上に吸収されるリガンドは大きくなることができる。立体障害の影響により、表面上に吸収される前駆物質の量が制限される。そのため、単層のコバルト前駆物質を形成し、リガンド（１または複数）の立体障害を減少させることで、分子をより凝縮させることができる。通常、表面に吸収させる前駆物質を増やすことで堆積速度が増すため、全体の堆積速度は表面上に吸収された前駆物質の量に比例的に関連する。含有する関数グループ（例えば、水素やメチル）が少ないリガンドは、一般的に含有する関数グループ（例えばアリル）が多いリガンドよりも立体障害が少ない。また、前駆物質の立体障害はリガンドモチーフの位置の影響を受ける可能性がある。
[00219]いくつかの実施形態では、加熱ＡＬＤプロセスまたはＰＥ−ＡＬＤプロセスの最中に、コバルト前駆物質および試薬はプロセスチャンバ内に連続的に導入される。あるいは、別の実施形態では、加熱ＣＶＤプロセス、パルスされたＣＶＤプロセス、ＰＥ−ＣＶＤプロセス、またはＰＥ−ＣＶＤプロセスパルスの最中に、コバルト前駆物質および試薬をプロセスチャンバ内に同時に導入してもよい。別の実施形態では、加熱ＣＶＤプロセス、ＣＶＤプロセスパルス、ＰＥ−ＣＶＤプロセス、またはパルスされたＰＥ−ＣＶＤプロセス中に、コバルト前駆物質を試薬なしでプロセスチャンバ内に導入することができる。
[00220]別の実施形態では、ＣＶＤプロセス、ＰＥ−ＣＶＤプロセス、またはパルスされたＰＥ−ＣＶＤプロセス中に、基板を、少なくともコバルト前駆物質ガスおよびシリコン前駆物質を含有した堆積ガスにさらして、コバルトシリサイド材料を形成する。基板を、コバルト前駆物質のアンプルにキャリアガス（例えば窒素またはアルゴン）を通過させて形成されたコバルト前駆物質ガスにさらすことができる。同様に、シリコン前駆物質のアンプルにキャリアガスを通過させてシリコン前駆物質ガスを形成できる。アンプル（ampoule）は、プロセス中に使用するコバルト前駆物質およびシリコン前駆物質に応じて加熱される。一例では、コバルトカルボニル化合物（例えば（ＣＯ）ｘＣｏｙＬｚ）またはアミドコバルト化合物（例えば、（Ｒ２Ｎ）ｘＣｏ）を含有したアンプルを約３０〜５００℃に加熱できる。通常、コバルト前駆物質ガスの流量は約１００〜２，０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２００〜１，０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約３００〜７００ｓｃｃｍ、例えば約５００ｓｃｃｍである。コバルト前駆物質ガスとシリコン前駆物質ガスを組み合わせて堆積ガスを形成する。通常、シリコン前駆物質ガス（例えば、ＳｉＨ４またはＳｉ２Ｈ６）の流量は約１００〜３，０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２００〜２，０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約５００〜１，５００ｓｃｃｍである。一例では、シランをシリコン前駆物質として、約１，５００ｓｃｃｍの流量で使用している。別の例では、ジシランをシリコン前駆物質として、約１，２００ｓｃｃｍの流量で使用している。基板を、コバルト前駆物質ガスとシリコン前駆物質ガスを含有した堆積ガスに、約０．１〜１２０秒間、好ましくは約１〜６０秒間、より好ましくは約５〜３０秒間にわたってさらす。
[00221]堆積プロセス中にプラズマに点火することで、プロセスをプラズマ拡張することができる。プラズマ源はＣＶＤチャンバ内、またはＣＶＤチャンバの外に位置決めされたＲＰＳ内のイン・シトゥープラズマ源であってもよい。パルスされたＣＶＤプロセスの最中に、コバルト前駆物質ガスおよびシリコン前駆物質ガスを含有した処理ガスを、パージガスの有無に関係なく、連続的にＣＶＤチャンバ内にパルスすることができる。一例では、加熱ＣＶＤプロセス中、基板を所定の温度に加熱することで、前駆物質が反応してコバルトシリサイド材料を形成する。別の例では、処理ガスがプロセスチャンバ内にパルスされる一方で、プラズマが点火状態に維持され、基板がパルスされた処理ガスにさらされる。あるいは、別の例では、処理ガスがプロセスチャンバ内に安定ガスを維持して、基板を処理ガスの流れにさらす一方で、プラズマの点火をパルスすることができる。
[00222]別の実施形態では、ＣＶＤプロセス、ＰＥ−ＣＶＤプロセス、またはパルスされたＰＥ−ＣＶＤプロセス中に、基板をコバルト前駆物質ガスと還元剤に同時にさらして金属コバルト材料を形成している。基板を、コバルト前駆物質のアンプルにキャリアガス（例えば、窒素またはアルゴン）を通過させて形成したコバルト前駆物質ガスにさらしてもよい。同様に、還元剤のアンプルにキャリアガスを通過させて還元剤ガスを形成することができる。次に、プロセス中に使用するコバルトおよび還元剤に応じてアンプルを加熱することができる。一例では、コバルトカルボニル化合物（例えば、（ＣＯ）ｘＣｏｙＬｚ）またはアミドコバルト化合物（例えば、（Ｒ２Ｎ）ｘＣｏ）を含有したアンプルを、約３０〜５００℃に加熱することができる。通常、コバルト前駆物質ガスの流量は約１００〜２，０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２００〜１，０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約３００〜７００ｓｃｃｍ、例えば約５００ｓｃｃｍである。コバルト前駆物質ガスおよび還元剤ガスを組み合わせて堆積ガスを形成する。通常、還元剤ガスの流量は約１００〜３，０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２００〜２，０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約５００〜１，５００ｓｃｃｍである。一例では、水素を還元剤として約２，０００ｓｃｃｍの流量で使用している。別の例では、ジボランを還元剤として約８００ｓｃｃｍの流量で使用している。基板を、コバルト前駆物質ガスと還元剤ガスを含有した堆積ガスに、約０．１〜１２０秒間、好ましくは約１〜６０秒間、より好ましくは約５〜３０秒間にわたってさらす。
[00223]堆積プロセス中にプラズマに点火することで、プロセスをプラズマ拡張することができる。プラズマ源は、ＣＶＤチャンバ内、またはＣＶＤチャンバの外に位置決めしたＲＰＳ内のイン・シトゥープラズマ源であってもよい。パルスされたＣＶＤプロセス中に、ＣＶＤチャンバ内で、コバルト前駆物質ガスと還元剤ガスを含有した処理ガスをパージガスの有無に関係なく連続してパルスすることができる。一例では、加熱ＣＶＤプロセス中に、基板を所定の温度に加熱することで、前駆物質が反応して金属コバルト材料が形成される。別の例では、プラズマを点火状態に維持しながら、処理ガスをプロセスチャンバ内にパルスし、基板をパルスされた処理ガスにさらすことができる。あるいは、別の例では、処理ガスがプロセスチャンバ内に安定ガスを維持し、基板を処理ガスの流れにさらしながら、プラズマの点火をパルスすることができる。
[00224]別の実施形態では、気相堆積プロセス中にコバルトシリサイド材料をシリコン含有基板表面上に堆積させ、次に、別の気相堆積プロセスによって、この上に金属コバルト材料を堆積させる。コバルトシリサイド材料と金属コバルト材料を同じＣＶＤチャンバ内に堆積させることが好ましい。１つの態様では、ＣＶＤプロセス中にコバルト前駆物質とシリコン前駆物質を共に流すことで、コバルトシリサイド層を堆積させる。この後、シリコン前駆物質のＣＶＤチャンバ内への流れが停止し、コバルト前駆物質の流れが継続され、金属コバルト材料がコバルトシリサイド材料上に堆積される。水素のような還元剤をコバルト前駆物質と共に流すことができる。あるいは、ＣＶＤプロセス中に、コバルト前駆物質を加熱分解プロセスまたはプラズマプロセスによって還元することができる。
[00225]ここで記述の堆積プロセス（例えばＣＶＤまたはＡＬＤ）によるコバルト含有材料（例えば、コバルトシリサイドまたは金属コバルト）の形成に適したコバルト前駆物質には、コバルトカルボニル錯体、コバルトアミジナート化合物、コバルトセン化合物、コバルトジエニル錯体、コバルトニトロシル錯体、これらの派生物、これらの錯体、これらのプラズマ、またはこれらの組み合わせが含まれる。
[00226]一実施形態では、コバルトカルボニル錯体が好ましいコバルト前駆物質である。コバルトカルボニル錯体は、一般的な化学式（ＣＯ）ｘＣｏｙＬｚを有し、ここでＸは１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、または１２であってもよく、Ｙは１、２、３、４、または５、であってもよく、Ｚは１、２、３、４、５、６、７、または８であってもよい。グループＬは、リガンドなし、１つのリガンド、または同一または異なるリガンドであってもよい複数のリガンドであり、シクロペンタジエニル、アルキルシクロペンタジエニル（例えば、メチルシクロペンタジエニルまたはペンタメチルシクロペンタジエニル）、ペンタジエニル、アルキルペンタジエニル、シクロブタジエニル、ブタジエニル、エチレン、アリル（またはプロピレン）、アルケン、ジアルケン、アルカイン、アセチレン、ブチルアセチレン、ニトロシル、アンモニア、これらの派生物、これらの錯体、これらのプラズマ、またはこれらの組み合わせを含む。例証的なコバルトカルボニル錯体には、シクロペンタジエニルコバルトビス（カルボニル）（ＣｐＣｏ（ＣＯ）２）、トリカルボニルアリルコバルト((ＣＯ)３Ｃｏ（ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２）)、ジコバルトヘキサカルボニルブチルアセチレン（ＣＣＴＢＡ、（ＣＯ）６Ｃｏ２（ＨＣ≡ＣｔＢｕ））、ジコバルトヘキサカルボニルメチルブチルアセチレン（（ＣＯ）６Ｃｏ２（ＭｅＣ≡ＣｔＢｕ））、ジコバルトヘキサカルボニルフェニルアセチレン（（ＣＯ）６Ｃｏ２（ＨＣ≡ＣＰｈ））、ヘキサカルボニルメチルフェニルアセチレン（（ＣＯ）６Ｃｏ２（ＭｅＣ≡ＣＰｈ））、ジコバルトヘキサカルボニルメチルアセチレン（（ＣＯ）６Ｃｏ２（ＨＣ≡ＣＭｅ））、ジコバルトヘキサカルボニルジメチルアセチレン（（ＣＯ）６Ｃｏ２（ＭｅＣ≡ＣＭｅ））、これらの派生物、これらの錯体、これらのプラズマ、またはこれらの組み合わせが含まれる。
[00227]別の実施形態では、コバルトアミジナート錯体またはコバルトアミド錯体が好ましいコバルト前駆物質であってよい。コバルトアミド錯体の一般的な化学式は（ＲＲ’Ｎ）ｘＣｏであり、式中、Ｘは１、２、または３であってもよく、ＲおよびＲ’はそれぞれ水素、メチル、エチル、プロピル、ブチル、アルキル、シリル、アルキルシリル、これらの派生物、またはこれらの組み合わせであってもよい。いくつかの例証的なコバルトアミド錯体には、ビス（ジ(ブチルジメチルシリル)アミド）コバルト（（（ＢｕＭｅ２Ｓｉ）２Ｎ）２Ｃｏ）、ビス（ジ（エチルジメチルシリル）アミド）コバルト（（（ＥｔＭｅ２Ｓｉ）２Ｎ）２Ｃｏ）、ビス（ジ（プロピルジメチルシリル）アミド）コバルト（（（ＰｒＭｅ２Ｓｉ）２Ｎ）２Ｃｏ）、ビス（ジ（トリメチルシリル）アミド）コバルト（（（Ｍｅ３Ｓｉ）２Ｎ）２Ｃｏ）、トリス（ジ（トリメチルシリル）アミド）コバルト（（（Ｍｅ３Ｓｉ）２Ｎ）３Ｃｏ）、これらの派生物、これらの錯体、これらのプラズマ、またはこれらの組み合わせが含まれる。
[00228]別の例証的なコバルト前駆物質には、メチルシクロペンタジエニルコバルトビス（カルボニル）（ＭｅＣｐＣｏ（ＣＯ）２）、エチルシクロペンタジエニルコバルトビス（カルボニル）（ＥｔＣｐＣｏ（ＣＯ）２）、ペンタメチルシクロペンタジエニルコバルトビス（カルボニル）（Ｍｅ５ＣｐＣｏ（ＣＯ）２）、ジコバルトオクタ（カルボニル）（Ｃｏ２（ＣＯ）８）、ニトロシルコバルトトリス（カルボニル）（（ＯＮ）Ｃｏ（ＣＯ）３）、ビス（シクロペンタジエニル）コバルト、（シクロペンタジエニル）コバルト（シクロヘキサジエニル）、シクロペンタジエニルコバルト（１，３−ヘキサジエニル）、（シクロブタジエニル）コバルト（シクロペンタジエニル）、ビス（メチルシクロペンタジエニル）コバルト、（シクロペンタジエニル）コバルト（５−メチルシクロペンタジエニル）、ビス（エチレン）コバルト（ペンタメチルシクロペンタジエニル）、コバルトテトラカルボニルイオダイド、コバルトテトラカルボニルトリクロロシラン、カルボニルクロライドトリス（トリメチルホスフィン）コバルト、コバルトトリカルボニル−ハイドロトリブチルホスフィン、アセチレンジコバルトヘキサカルボニル、アセチレンジコバルトペンタカルボニルトリエチルホスフィン、これらの派生物、これらの錯体、これらのプラズマ、またはこれらの組み合わせが含まれる。
[00229]ここで記述の堆積プロセス（例えば、ＣＶＤまたはＡＬＤ）によってコバルト含有材料（例えばコバルトシリサイド）を形成するのに適したシリコン前駆物質は、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）、テトラシラン（Ｓｉ４Ｈ１０）、ジメチルシラン（ＳｉＣ２Ｈ８）、メチルシラン（ＳｉＣＨ６）、エチルシラン（ＳｉＣ２Ｈ８）、クロロシラン（ＣｌＳｉＨ３）、ジクロロシラン（Ｃｌ２ＳｉＨ２）、テトラクロロシラン（Ｃｌ４Ｓｉ）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６）、これらのプラズマ、これらの派生物、またはこれらの組み合わせが含まれる。
[00230]別の適切な試薬、例えばここで記述のプロセスによってコバルト含有材料（例えばコバルトシランまたは金属コバルト）を形成するのに有用な還元剤には、水素（例えば、Ｈ２または原子Ｈ）、原子Ｎ、アンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）、ボラン（ＢＨ３）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、トリボラン、テトラボラン、ペンタボラン、トリエチルボラン（Ｅｔ３Ｂ）、ホスフィン（ＰＨ３）、これらの派生物、これらのプラズマ、またはこれらの組み合わせが含まれる。
[00231]パルスされたコバルト前駆物質のための時間間隔は、例えば採用するプロセスチャンバの容量、プロセスチャンバに結合した真空システム、ＡＬＤプロセス中に使用する反応物の揮発性／反応性といった多数の要素に応じて可変である。例えば、（１）大容量のプロセスチャンバは、例えばキャリア／パージガスの流れおよび温度のようなプロセス条件を安定させるのにより長い時間がかかりうるため、より長いパルス時間が必要となり；（２）処理ガスの流量が少ないために、プロセス条件を安定させるための時間がより長くかかる可能性があり、これによってより長いパルス時間が必要となり；（３）低いチャンバ圧力は、プロセスチャンバからの処理ガスの除去がより迅速に行われるためより長いパルス時間が必要となることを意味する。一般に、プロセス条件は、パルスされたコバルト前駆物質が十分な量の前駆物質を提供でき、少なくとも単層のコバルト前駆物質が基板上に吸収されるように有利に選択される。この後、チャンバ内に残っている余分なコバルト前駆物質を、真空システムと組み合わせた一定のキャリアガスストリームによってプロセスチャンバから除去することができる。
[00232]パルスされたコバルト前駆物質および試薬ガスのそれぞれについての時間間隔は同じであってもよい。つまり、パルスされたコバルト前駆物質の継続期間は、パルスされた試薬ガスの継続期間と同一であってもよい。このような実施形態の場合、パルスされたコバルト前駆物質の時間間隔（Ｔ１）は、パルスされた試薬ガスの時間間隔（Ｔ２）と等しい。
[00233]あるいは、パルスされたコバルト前駆物質および試薬ガスの各々についての時間間隔は異なっていてもよい。つまり、パルスされたコバルト前駆物質の継続期間はパルスされた試薬ガスの継続期間よりも長くまたは短くあってもよい。このような実施形態では、パルスされたコバルト前駆物質の時間間隔（Ｔ１）は、パルスされた試薬ガスの時間間隔（Ｔ２）とは異なる。
[00234]これに加えて、パルスされたコバルト前駆物質および試薬ガスの各々間でのパルスされていない期間（ｐｅｒｉｏｄｓ ｏｆ ｎｏｎ−ｐｕｌｓｉｎｇ）は同じであってもよい。つまり、パルスされた各コバルト前駆物質とパルスされた各試薬ガスの間のパルスされていない継続期間は同一である。このような実施形態では、パルスされたコバルト前駆物質とパルスされた試薬ガスとの間における非パルスの時間間隔（Ｔ３）は、パルスされた試薬ガスとパルスされたコバルト前駆物質との間における非パルスの時間間隔（Ｔ４）と等しい。非パルスの期間中、プロセスチャンバには一定のキャリアガスストリームのみが提供される。
[00235]あるいは、パルスされた各コバルト前駆物質と試薬ガスの間における非パルスの期間の長さは異なっていてもよい。つまり、パルスされた各コバルト前駆物質とパルスされた各試薬ガスの間における非パルスの期間の長さは、パルスされた各試薬ガスとパルスされた各コバルト前駆物質の間におけるパルスされていない期間の長さよりも短くても長くてもよい。こうした実施形態では、パルスされたコバルト前駆物質とパルスされた試薬ガスの間における非パルスの時間間隔（Ｔ３）は、パルスされた試薬ガスとパルスされたコバルト前駆物質との間における非パルスの時間間隔（Ｔ４）と異なっていてもよい。非パルスの期間中、プロセスチャンバには一定のキャリアガスストリームのみが提供される。
[00236]これに加えて、パルスされたコバルト前駆物質および試薬ガスの各々の時間間隔、各堆積周期についてのこれらの間の非パルス期間は同じ長さであってもよい。こうした実施形態では、コバルト前駆物質の時間間隔（Ｔ１）、試薬ガスの時間間隔（Ｔ２）、パルスされたコバルト前駆物質とパルスされた試薬ガスの間における非パルスの時間間隔（Ｔ３）、パルスされた試薬ガスとパルスされたコバルト前駆物質の間における非パルスの時間間隔（Ｔ４）は、それぞれ同じ堆積周期の値を有する。例えば、第１堆積周期（Ｃ１）において、パルスされたコバルト前駆物質の時間間隔（Ｔ１）は、後の堆積周期（Ｃ２．．．Ｃｎ）におけるパルスされたコバルト前駆物質の時間間隔（Ｔ１）と同じ長さである。同様に、パルスされた各試薬ガスの長さ、第１堆積周期（Ｃ１）におけるパルスされたコバルト前駆物質と試薬ガスの間での非パルスの期間は、後続の堆積周期（Ｃ２．．．Ｃｎ）におけるパルスされた各試薬ガスの長さ、パルスされたコバルト前駆物質と試薬ガスの間での非パルスの期間と同じである。
[00237]あるいは、パルスされたコバルト前駆物質、試薬ガスのうち少なくとも１つの時間間隔と、コバルト含有材料堆積プロセスの１または複数の堆積周期のこれらの間における非パルスの期間とは異なる長さであってもよい。こうした実施形態では、パルスされたコバルト前駆物質の１または複数の時間間隔（Ｔ１）と、パルスされた試薬ガスの時間間隔（Ｔ２）と、パルスされたコバルト前駆物質および試薬ガスの非パルスの時間間隔（Ｔ３）と、パルスされたコバルト前駆物質および試薬ガスの非パルスの時間間隔（Ｔ４）とは、周期堆積プロセスの１または複数の堆積周期についてその値は異なっていてもよい。例えば、第１堆積周期（Ｃ１）において、パルスされたコバルト前駆物質の時間間隔（Ｔ１）は、後続の堆積周期（Ｃ２．．．Ｃｎ）におけるパルスされたコバルト前駆物質の１つまたは複数の時間間隔（Ｔ１）よりも短くても長くてもよい。同様に、第１堆積周期（Ｃ１）におけるパルスされた試薬ガスの長さ、パルスされたコバルト前駆物質と試薬ガスの間における非パルスの期間は、後続の堆積周期（Ｃ２．．．Ｃｎ）における各パルスされた試薬ガスの期間、パルスされたコバルト前駆物質と試薬ガス間での非パルスの期間長さと同じであっても異なっていてもよい。
[00238]いくつかの実施形態では、一定の流れのキャリアガスまたはパージガスを、パルスおよび非パルスの期間を変化させて調節したプロセスチャンバに提供することができる。ここで、パルスの期間は、コバルト前駆物質と試薬ガスの間で、キャリア／パージガスストリームに沿って変化し、一方、非パルス期間はキャリア／パージガスストリームのみを含む。
ＣＶＤまたはＡＬＤを使用した周期プロセスによるコバルト含有材料
[00239]別の実施形態では、基板を堆積プロセスとプラズマ処置プロセスに連続してさらす周期プロセスによってコバルト含有材料を形成できる。さらに、周期プロセスにソーキングプロセスステップとパージステップを含めることができる。一実施形態では、周期プロセスの１周期において、基板を堆積ガスにさらし、プロセスチャンバをパージし、基板にプラズマ処置を施し、オプションでプロセスチャンバをパージし、基板にソーキングプロセスを施し、プロセスチャンバをパージすることができる。別の実施形態では、周期プロセスの１周期において、基板を堆積ガスにさらし、プロセスチャンバをパージし、基板にプラズマ処置を施し、プロセスチャンバをパージすることができる。この周期プロセスは１周期が終了した後に停止してもよいが、通常は、基板上に所定の厚さのコバルト含有材料が堆積されるまで複数回実施される。
[00239]別の実施形態では、基板を堆積プロセスとプラズマ処置プロセスに連続してさらす周期プロセスによってコバルト含有材料を形成できる。さらに、周期プロセスにソーキングプロセスステップとパージステップを含めることができる。一実施形態では、周期プロセスの１周期において、基板を堆積ガスにさらし、プロセスチャンバをパージし、基板にプラズマ処置を施し、オプションでプロセスチャンバをパージし、基板にソーキングプロセスを施し、プロセスチャンバをパージすることができる。別の実施形態では、周期プロセスの１周期において、基板を堆積ガスにさらし、プロセスチャンバをパージし、基板にプラズマ処置を施し、プロセスチャンバをパージすることができる。この周期プロセスは１周期が終了した後に停止してもよいが、通常は、基板上に所定の厚さのコバルト含有材料が堆積されるまで複数回実施される。
[00240]図２０は、コバルトシリサイド材料のようなコバルト含有材料を形成するために使用できるプロセス２００のフローチャートを描画する。一実施形態において、プロセス２０００では、コバルトシリサイド材料を形成するために基板を堆積ガスにさらし（ステップ２０１０）、堆積チャンバをパージし（ステップ２０２０）、基板にプラズマ処置プロセスを施し（ステップ２０３０）、オプションで堆積チャンバをパージし（ステップ２０４０）、基板にソーキングプロセスを施し（ステップ２０５０）、堆積チャンバをパージし（ステップ２０６０）、基板上に所定の厚さのコバルトシリサイド材料が形成されたどうかを決定する（ステップ２０７０）。コバルトシリサイド材料が所定の厚さに形成されていない場合には、ステップ２０１０〜２０７０の周期を繰り返すことができる。あるいは、所定の厚さのコバルトシリサイド材料が形成されたらプロセス２０００を停止してもよい。
[00241]図２１は、金属コバルト材料のようなコバルト含有材料の形成に使用できるプロセス２１００のフローチャートを描画する。一実施形態において、プロセス２１００では、金属コバルト材料を形成するために基板を堆積ガスにさらし（ステップ２１１０）、堆積チャンバをパージし（ステップ２１２０）、基板にプラズマ処置プロセスを施し（ステップ２１３０）、堆積チャンバをパージし（ステップ２１４０）、基板上に所定の厚さの金属コバルト材料が形成されたかどうかを決定する（ステップ２１５０）。所定の厚さの金属コバルト材料が形成されていない場合には、ステップ２１１０〜２１５０の周期を繰り返すことができる。あるいは、所定の厚さの金属コバルト材料が形成されたら、プロセス２１００を停止してもよい。
[00242]図２２は、コバルトシリサイド材料のようなコバルト含有材料の形成に使用できるプロセス２２００のフローチャートを描画する。一実施形態において、プロセス２２００では、任意で基板にプレ処置プロセスを施し（ステップ２２１０）、基板をシリコン含有還元ガスにさらし（ステップ２２２０）、基板を水素プラズマおよびシリコン含有還元ガスにさらし（ステップ２２３０）、基板をプラズマなしでシリコン含有還元ガスにさらし（ステップ２２４０）、基板をコバルト前駆物質およびシリコン含有還元ガスにさらし（ステップ２２５０）、基板上に所定の厚さのコバルトシリサイド材料が形成されたかどうかを決定する（ステップ２２６０）。所定の厚さのコバルトシリサイド材料が形成されていない場合には、ステップ２２１０〜２２６０の周期を繰り返すことができる。あるいは、所定の厚さのコバルトシリサイド材料が形成されたらプロセス２２００を停止してもよい。一実施形態では、任意で、ステップ２２７０の最中に、基板をポスト処置、例えば加熱アニールプロセスまたはプラズマプロセスにさらすことができる。
[00243]プロセス２２００の一実施形態では、プロセスチャンバ内に水素プラズマおよびコバルト前駆物質を連続的にパルスしながら、シリコン含有還元ガスをプロセスチャンバ内に継続的に流すことができる。一例において、図２３は、プロセス２２００のようなコバルトシリサイド堆積プロセス中における、様々な化学種または化学前駆物質の時間シーケンスのグラフを示す。シリコン前駆物質を含有し、キャリアガス(例えばＨ２またはＡｒ)を含有することができるシリコン含有還元ガスが、堆積周期の初期時間（ｔ０）から、第１堆積周期最終時間（ｔ４）および第２堆積周期の最終時間（ｔ８）までの時間にわたって残ることを示している。シリコン含有還元ガスをパージガスおよびソーキングガスとして使用することができる。基板をシリコン含有還元ガスにさらしながら、水素プラズマおよびコバルト前駆物質をプロセスチャンバ内に連続してパルスして、基板をこれにさらす。例えば、ｔ０〜ｔ１、ｔ２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５、ｔ６〜ｔ７の間には基板をシリコン含有還元ガスのみにさらし、ｔ１〜ｔ２、ｔ５〜ｔ６の間には水素プラズマにさらし、ｔ３〜ｔ４、ｔ７〜ｔ８の間にはコバルト前駆物質にさらす。
[00244]ｔ０〜ｔ１、ｔ２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５、ｔ６〜ｔ７の時間範囲中に基板をシリコン含有還元ガスにさらすことができ、ここで、各時間範囲は約０．５〜１０秒間、好ましくは約１〜５秒間、より好ましくは約２〜４秒間の時間にわたってよい。ｔ１〜ｔ２、またはｔ５〜ｔ６の時間範囲中に基板を水素プラズマにさらすことができ、この場合、各時間範囲は約０．５〜１０秒間、好ましくは約１〜５秒間、より好ましくは約２〜３秒間の時間にわたる。ｔ３〜ｔ４、ｔ７〜ｔ８の時間範囲中に、基板をコバルト前駆物質にさらすことができ、ここで、各時間範囲は約０．５〜１０秒間、好ましくは約１〜５秒間、より好ましくは約２〜３秒間にわたる。
[00245]一実施形態において、基板上にコバルト含有材料を形成する方法が提供され、この方法では、プロセスチャンバ内で基板を所定の温度に加熱し、コバルトシリサイド層を堆積するために堆積周期を実施して基板上にコバルトシリサイド材料を形成し、複数のコバルトシリサイド層を形成するために堆積周期を繰り返す。１つの態様では、堆積周期は、基板をコバルト前駆物質およびプラズマに連続的にさらす一方で、基板をシリコン含有還元ガスにさらす。別の態様では、堆積周期は、基板を、シリコン含有還元ガスを備えたガスの流れにさらし、さらにコバルト前駆物質およびプラズマを連続的にさらし、また、プラズマを交互に点火する一方で、シリコン含有還元ガスを備えたガスの流れにコバルト前駆物質を追加する。別の態様では、堆積周期は、基板をシリコン含有還元ガスにさらし、プラズマを点火し、基板をプラズマおよびシリコン含有還元ガスにさらし、プラズマを消火し、基板をシリコン含有還元ガスにさらし、基板をコバルト前駆物質およびシリコン含有還元ガスにさらし、コバルト前駆物質への露出を停止し、基板をシリコン含有還元ガスにさらす。
[00246]例えば、第１期間（ｔ３〜ｔ４、またはｔ７〜ｔ８）中に、基板をシリコン含有還元ガスとコバルト前駆物質に、約１〜１０秒間、好ましくは約２〜５秒間にわたってさらす。第２期間（ｔ１〜ｔ２、またはｔ５〜ｔ６）中に、基板をシリコン含有還元ガスおよびプラズマに、約１〜１０秒間、好ましくは約２〜５秒間にわたってさらす。第３期間（ｔ０〜ｔ１、またはｔ４〜ｔ５）の最中の、コバルト前駆物質にさらした後、またプラズマにさらす前に、基板をシリコン含有還元ガスに、約１〜１０秒間、好ましくは約２〜４秒間にわたってさらすことができる。さらに、第４期間（ｔ２〜ｔ３、またはｔ６〜ｔ７）中の、プラズマにさらした後、およびコバルト前駆物質にさらす前に、基板をシリコン含有還元ガスに、約１〜１０秒間、好ましくは約２〜４秒間にわたってさらすことができる。
[00247]図２５Ａ〜図２５Ｂは、ここでの実施形態によって記述するように、コバルトシリサイド堆積プロセスの異なるステージにある基板２５００の略断面図を描画する。基板２５００は、表面２５１０上に交互に積層した複数のコバルトシリコン層２５２０とシリル層２５３０を含む（図２５Ａ）。表面２５１０は、誘電材料、バリア材料、伝導材料を含む種々異なる材料の表面であってもよいが、好ましいのは基板表面のようなシリコン含有面である。加熱アニールプロセスの後に、コバルトシリサイド層２５２０およびシリル層２５３０を、基板２５００上に形成したコバルトシリサイド材料２５４０に変換する（図２５Ｂ）。
[00248]ここで記述するように、コバルトシリサイド層２５２０とシリル層２５３０の交互に積層した層を、ＡＬＤプロセスまたはＣＶＤプロセスによって形成することができる。ＡＬＤプロセスまたはＰＥ−ＡＬＤプロセスの最中に、基板をコバルト前駆物質とシリコン前駆物質に連続的にさらして、コバルトシリサイド層２５２０を形成することができる。あるいは、ＣＶＤプロセスまたはＰＥ−ＣＶＤプロセスの最中に、基板をコバルト前駆物質とシリコン前駆物質に同時にさらすことで、コバルトシリサイド層２５２０を形成できる。
[00249]一実施形態では、コバルトシリサイド層２５２０は、約０．５を超える、好ましくは約１を超える、より好ましくは約１〜２のシリコン／コバルト原子比率を含有してよい。したがって、コバルトシリサイド層２５２０は、ＣｏＳｉｘの化学式を有するコバルトシリサイドを含有してもよく、ここでＸは約０．５〜２の範囲内、好ましくは約１〜２の範囲内にある。しかし、別の実施形態では、コバルトシリサイド層２５２０は、約１以下、例えば約０．１〜１の範囲内、好ましくは約０．５〜１の範囲内のシリコン／コバルト原子比率を含有する。したがって、コバルトシリサイド層２５２０は、ＣｏＳｉｘの化学式を有するコバルトシリサイドを含有していてもよく、ここでＸは約０．１〜１の範囲内、好ましくは約０．５〜１の範囲内にある。
[00250]コバルトシリサイドの熱ダイナミック特性のために、コバルトシリサイドが所定の時間にわたり所定の温度にまで加熱され、利用可能なシリコン源にさらされるまでは、約１以下のシリコン／コバルト原子比率が望ましいと考えられる。この後は、コバルトシリサイド材料について、例えば最高で約２といった約１を超えるシリコン／コバルト原子比率が得られる。
[00251]ＡＬＤプロセスまたはＣＶＤプロセスの前、最中、後に、シリル層２５３０を形成することができる。シリル層２５３０は、ソーキングプロセスまたは処置プロセスの最中に基板をシリコン含有還元ガスにさらすことで形成することができる。シリル層２５３０はシリコン水素結合を含有している。
[00252]コバルトシリサイド材料２５４０の形成中に、基板２５００を加熱アニールプロセス、プラズマプロセス、または両方にさらす。一実施形態では、基板２５００を、約５００℃以上、好ましくは約５５０℃以上、例えば約６５０〜７５０℃以上の範囲内の温度において、例えばＲＴＰのようなアニールプロセスにさらすことでコバルトシリサイド材料２５４０を形成できる。アニールプロセス中、ＲＴＰチャンバは窒素ガス、アルゴン、水素、またはこれらの組み合わせを含有できる。別の実施形態では、基板２５００を水素プラズマに約５秒以上、好ましくは約１０秒以上、より好ましくは約２０秒以上さらすことで、コバルトシリサイド材料２５４０を形成できる。プラズマは、約８００〜１，２００ワットの電力を有していてもよい。一例では、基板２５００を、約１，０００ワットの電力設定をした水素プラズマに約２０秒間さらす。水素プラズマは水素ガス（Ｈ２）を含有し、また、窒素ガス（Ｎ２）、アルゴン、またはこれらの混合物を含有することができる。
[00253]一実施形態では、コバルトシリサイド材料２５４０は、約０．５を超える、好ましくは約１を超える、より好ましくは約１〜２の範囲内のシリコン／コバルト原子比率を含有してよい。したがって、コバルトシリサイド材料２５４０は、化学式ＣｏＳｉｘを有するコバルトシリサイドを含有でき、式中、Ｘは約０．５〜２の範囲内、好ましくは約１〜２の範囲内にある。
[00254]ここに記述したプロセス２２００を含むいくつかのプロセスによって実現される１つの利点は、基板または他のシリコン面のようなシリコン含有材料によるシリコン腐食を低減することである。特に基板によるシリコン腐食は、シリコン含有材料に形成された空隙によって接合漏れ、最終的にはデバイス故障を生じさせる。いくつかの実施形態では、コバルトシリサイド層２５２０は化学式ＣｏＳｉｘを有し、式中、Ｘは約０．１〜１の範囲内にあってもよい。コバルトシリサイド材料２５４０の形成中における、各コバルトシリサイド層２５２０間、即ちシリル層２５３０間のシリコン源の利用可能性によって、表面２５１０のようなシリコン面ではなくシリル層２５３０からシリコン原子が消費される。したがって、表面２５１０から非常に微量なシリコンを引き出しながら、または引き出さずに、シリコンリッチなコバルトシリサイド材料２５３０（例えばＣｏＳｉｘ。式中、Ｘは約１〜２であってもよい）を形成することができる。
[00255]コバルト含有材料の厚さは、製造するデバイス構造に応じて変更できる。コバルト含有材料は、ステップ２０７０、２１５０、２２６０により所定の厚さが達成されるまで基板上に形成できる。周期プロセスは、基板上にコバルト含有材料を、約２〜５０Å／周期、好ましくは約３〜３０Å／周期、より好ましくは約５〜２０Å／周期、例えば約８Å／周期の速度で形成または堆積することができる。一実施形態では、コバルトシリサイド材料の厚さは約３００Å未満、好ましくは約５〜２００Å、より好ましくは約１０〜１００Å、より好ましくは約１５〜５０Å、より好ましくは約２５〜３０Åであってもよい。金属コバルト材料の膜厚さは、約５〜３００Å、好ましくは約１０〜１００Å、より好ましくは約２０〜７０Å、より好ましくは約４０〜５０Å、例えば約４５Åであってもよい。
[00256]一般的には、基板を約１〜６０秒間、好ましくは約２〜２０秒間、より好ましくは約３〜１０秒間、例えば約５秒間、堆積ガスにさらす。
[00257]プラズマをプロセスチャンバの外で、例えばＲＰＳシステムによって生成することができ、また好ましくは、プラズマ処置プロセス中、例えばステップ２０３０、２１３０、２２３０、２４１０、２４３０、２４５０、２６１０、または２６３０において、プラズマを、ＰＥ−ＣＶＤチャンバのようなプラズマ可能堆積チャンバにおいてイン・シトゥーで生成することができる。基板をプラズマ処置プロセスに、約５〜１２０秒間、好ましくは約１０〜９０秒間、より好ましくは約１５〜６０秒間、例えば約３０秒間にわたってさらすことができる。プラズマは、マイクロ波（ＭＷ）周波数生成器またはラジオ波（ＲＦ）生成器から生成することができる。好ましい例では、ＲＦ生成器によってイン・シトゥープラズマを生成する。プラズマ処置プロセスの最中に、堆積チャンバを約０．１〜８０トール、好ましくは約０．５〜１０トール、より好ましくは約１〜５トールの圧力において加圧できる。さらに、チャンバまたは基板を約５００℃未満の温度、好ましくは約１００〜４５０℃、より好ましくは約１５０〜４００℃、例えば約３００℃に加熱することができる。
[00258]ＰＥ−ＡＬＤプロセス中に、イン・シトゥープラズマプロセスのための堆積チャンバ内でプラズマを点火するか、あるいは、プラズマをＲＰＳシステムのような外部源によって形成することができる。ＲＦ生成器は、約１００ｋＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数に設定できる。一例では、１３．５６ＭＨｚの周波数を用いたＲＦ生成器を、約１００〜１，０００ワット、好ましくは約２５０〜６００ワット、より好ましくは約３００〜５００ワットの電力出力を有するように設定できる。一例では、３５０ｋＨｚの周波数を用いたＲＦ生成器を、約２００〜２，０００ワット、好ましくは約５００〜１，５００ワット、より好ましくは約８００〜１，２００ワット、例えば約１，０００ワットの電力出力に設定することができる。基板の表面を、約０．０１〜１０．０ワット／ｃｍ２、好ましくは約０．０５〜６．０ワット／ｃｍ２の表面範囲値あたりの電力を有するプラズマにさらすことができる。
[00259]一実施形態では、ソーキングプロセス（ステップ２０５０）、プレ処置プロセス（ステップ２２１０または２６１０）、ポスト処置プロセス（ステップ２２７０）、処置プロセス（ステップ２４１０、２４３０、または２４５０）の最中に、基板をソーキング処理ガスにさらすことができる。ソーキング処理ガスは、還元ガスとキャリアガスのうち少なくとも１つを含有していてもよい。一例では、ソーキング処理ガスは還元ガス、水素ガス（Ｈ２）、キャリアガスのうち少なくとも１つを含有している。別の例では、基板にシリコンソーキングプロセスを施して、終了プロセス２０００の前にコバルト含有材料上に薄いシリコン含有層を形成する。一実施形態では、基板をソーキング処理ガスにさらしながらプラズマに点火することができる。コバルト含有材料堆積と同じチャンバ内において、シリコンソーキングプロセスをイン・シトゥーにおいて実行できる（ステップ２０１０）。ソーキングプロセスに約１〜６０秒間、好ましくは約２〜３０秒間、より好ましくは約３〜２０秒間、例えば約５秒間にわたって基板をさらすことができる。一例では、コバルトシリサイドを含有した基板を、約２０秒間にわたり水素−プラズマ（例えば、Ｈ２またはＨ２／Ａｒ）にさらす。
[00260]ここで記述したように、ソーキングプロセス（プレおよびポストソーキングを含む）、処置プロセス（プレおよびポスト処置を含む）、または堆積プロセスの最中に基板をさらすことができる適切なシリコン還元ガスには、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）、テトラシラン（Ｓｉ４Ｈ１０）、ジメチルシラン（ＳｉＣ２Ｈ８）、メチルシラン（ＳｉＣＨ６）、エチルシラン（ＳｉＣ２Ｈ８）、クロロシラン（ＣｌＳｉＨ３）、ジクロロシラン（Ｃｌ２ＳｉＨ２）、テトラクロロシラン（Ｃｌ４Ｓｉ）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６）、これらのプラズマ、これらの派生物、またはこれらの組み合わせが含まれる。一実施形態では、ソーキングプロセス、処置プロセス、または堆積プロセス中に、シランまたはジシランをシリコン還元ガスとして使用することが好ましい。これ以外の、ここで記述したようにソーキング処理ガス中に含有され、ソーキングプロセス中に基板をさらすことができる還元ガスには、水素（例えばＨ２または原子Ｈ）、原子Ｎ、アンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）、ボラン（ＢＨ３）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、トリボラン、テトラボラン、ペンタボラン、トリエチルボラン（Ｅｔ３Ｂ）、ホスフィン（ＰＨ３）、これらの派生物、これらのプラズマ、またはこれらの組み合わせが含まれる。キャリアガスを、堆積チャンバにおいてイン・シトゥーまたはエクス・シトゥーにおいてシリコン還元ガスと組み合わせることができる。キャリアガスは、水素、アルゴン、窒素、ヘリウム、またはこれらの混合物であってよい。
[00261]ソーキングプロセス中に、流量が約５００〜２，５００ｓｃｃｍ、好ましくは約７００〜２，０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約８００〜１，５００ｓｃｃｍ、例えば約１，０００ｓｃｃｍの堆積チャンバ内にシリコン還元ガスのような還元ガスを導入することができる。ソーキングプロセス中に、流量が約５００〜５，０００ｓｃｃｍ、好ましくは約１，０００〜４，０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約２，０００〜３，５００ｓｃｃｍ、例えば約３，０００ｓｃｃｍの堆積チャンバ内に水素ガスを導入できる。ソーキングプロセス中に、流量が約５００〜２，５００ｓｃｃｍ、好ましくは約７００〜２，０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約８００〜１，５００ｓｃｃｍ、例えば約１，０００ｓｃｃｍの堆積チャンバ内に、アルゴン、窒素、またはヘリウムのようなキャリアガスを導入できる。堆積チャンバのチャンバ圧は、約１００ミリトールおよび約３００トールであってもよい。ソーキングプロセス中に、堆積チャンバまたは基板を、約５００℃未満、好ましくは約１００〜４５０℃、より好ましくは約１５０〜４００℃、例えば約３００℃に加熱することができる。
[00262]任意のパージステップ２０２０、２０４０、２０６０、２１２０、２１４０の最中の、堆積プロセス、プラズマ処置プロセス、またはソーキングプロセスの前または後のパージプロセス中に、堆積チャンバをパージガスまたはキャリアガスにパージしたり、基板をこれらのガスにさらすことができる。パージステップ２０２０、２０４０、２０６０、２１２０、２１４０のうちいずれか１つは、プロセス２０００、２１００に含まれる、またはこれらのプロセスから除外されてよい。別の実施形態では、任意のパージステップ２２２０、２２４０中の、堆積プロセス、プラズマ処置プロセス、またはソーキングプロセスの前または後のパージプロセス中に、堆積チャンバをシリコン含有還元ガス（例えば、ＳｉＨ４またはＳｉ２Ｈ６）でパージしたり、基板をこのガスにさらすことができる。パージガスまたはキャリアガスはアルゴン、窒素、水素、ヘリウム、形成ガス、またはこれらの組み合わせを含んでいてもよい。堆積チャンバ内に導入するパージガスは１種のガスまたは混合ガスを含有していてもよく、また、１ステップまたは複数のステップにおいて導入することができる。例えば、第１期間中に、堆積チャンバをアルゴンと水素の混合ガスでパージし、この後、第２期間中に水素でパージすることができる。パージプロセスの各ステップは約０．１〜３０秒間、好ましくは約０．５〜１０秒間、より好ましくは１〜５秒間、例えば約２秒間の時間にわたって継続することができる。パージプロセス中に、約５００〜５，０００ｓｃｃｍ、好ましくは約１，０００〜４，０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約２，０００〜３，５００ｓｃｃｍ、例えば約３，０００ｓｃｃｍの流量を有する堆積チャンバ内にパージガスまたはキャリアガスを導入できる。一例では、堆積チャンバを、流量約５００ｓｃｃｍのアルゴンと流量約３，０００ｓｃｃｍの水素ガスの混合物で２秒間にわたってパージすることができる。この後、堆積チャンバを、流量約３，０００ｓｃｃｍの水素ガスで約２分間にわたってパージする。
[00263]別の例において、図２４はプロセス２４００のフローチャートを描画しており、このプロセス２４００は、任意で基板に対して処置または前洗浄プロセスを施し（ステップ２４１０）、基板上にコバルトシリサイド材料を堆積し（ステップ２４２０）、任意で基板に処置を施し（ステップ２４３０）、基板上に金属材料を堆積し（ステップ２４４０）、任意で基板を処置にさらす（ステップ２４５０）。金属材料は、コバルト、ニッケル、プラチナ、パラジウム、ロジウム、これらの合金、またはこれらの組み合わせのうち少なくとも１つの要素を含有していてもよく、また、ＡＬＤ、ＰＥ−ＡＬＤ、ＣＶＤ、ＰＥ−ＣＶＤ、パルスＣＶＤ、ＰＶＤ、ＥＣＰ、無電解めっき、またはこれらの派生物を含む１または複数の堆積プロセスにおいて形成あるいは堆積できる。プレソーキングプロセスまたはポストソーキングプロセスの最中に、金属材料をシリコン含有還元ガスにさらすことができる。いくつかの例では、プレソーキングプロセスまたはポストソーキングプロセスの最中に、金属材料をプラズマ処置にさらすことができる。
[00264]別の実施形態において、図２６はプロセス２６００のフローチャートを描画しており、このプロセス２６００は、基板にプレ処置または前洗浄プロセスを施し（ステップ２６１０）、基板上にコバルトシリサイド材料を堆積し（ステップ２６２０）、基板にアニールプロセスを施し（ステップ２６３０）、基板上に少なくとも１つのバリア材料を堆積し（ステップ２６４０）、基板上に金属接触材料を堆積し（ステップ２６５０）、基板をエッチングプロセスまたは平坦化プロセスにさらす。バリア材料はコバルト、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、タングステン、窒化タングステン、これらの合金、またはこれらの派生物を含むことができる。さらに、バリア材料は複数層のバリア層または接着層、例えばＴｉ／ＴｉＮ、Ｔａ／ＴａＮ、Ｗ／ＷＮを含有できる。プレソーキングプロセスまたはポストソーキングプロセスの最中に、バリア材料をシリコン含有還元ガスにさらすことができる。いくつかの例では、プレソーキングプロセスまたはポストソーキングプロセスの最中に、バリア材料をプラズマ処置にさらすことができる。
[00265]別の実施形態では、基板上に金属シリサイド含有材料を形成する方法が提供され、この方法は、基板を少なくとも１つの前洗浄プロセスにさらして、シリコン含有面をさらし、化学気相堆積プロセスまたは原子層堆積プロセス中にシリコン含有面上に金属シリサイド材料を堆積し、基板にアニールプロセスを施し、金属シリサイド材料上にバリア材料を堆積し、バリア材料上にタングステン接触材料を堆積する。金属シリサイド材料は、コバルト、ニッケル、プラチナ、パラジウム、ロジウム、これらの合金、またはこれらの組み合わせのうち少なくとも１つの要素を含有していてもよい。これらの例により、プレソーキングプロセスまたはポストソーキングプロセス中に、基板、金属シリサイド材料、またはバリア材料をシリコン含有還元ガスにさらすことができる。いくつかの例では、プレソーキングプロセスまたはポストソーキングプロセス中に基板をプラズマ処置にさらすことができる。一例では、基板に対して任意で処置または前洗浄プロセスを施し、基板上に金属シリサイド材料を堆積し、この基板に任意で処置を施し、金属シリサイド材料の上に金属材料またはバリア材料を堆積し、基板を任意で処置にさらすことが可能である。
実施例１：コバルトシリサイド材料
[00266]一例では、加熱ＣＶＤプロセスによってコバルトシリサイド材料を堆積することができる。堆積チャンバの異なる部分からパージガスを流すことができる。少なくとも１種のパージガスを堆積チャンバ全体にかけて流すことができるが、例えば下部パージは堆積チャンバの下部にかけてパージガスを流し、縁パージは縁リングにかけて別のパージガスを流す。例えば、下部パージは、堆積チャンバの下部にかけて約１，０００ｓｃｃｍの流量でアルゴンを流すことができ、縁パージは、縁リングにかけて約１００ｓｃｃｍの流量でアルゴンを流すことができる。
[00266]一例では、加熱ＣＶＤプロセスによってコバルトシリサイド材料を堆積することができる。堆積チャンバの異なる部分からパージガスを流すことができる。少なくとも１種のパージガスを堆積チャンバ全体にかけて流すことができるが、例えば下部パージは堆積チャンバの下部にかけてパージガスを流し、縁パージは縁リングにかけて別のパージガスを流す。例えば、下部パージは、堆積チャンバの下部にかけて約１，０００ｓｃｃｍの流量でアルゴンを流すことができ、縁パージは、縁リングにかけて約１００ｓｃｃｍの流量でアルゴンを流すことができる。
[00267]基板を約３５０〜５５０℃の温度にまで加熱することができ、コバルト前駆物質を含有したアンプルを約３０℃に加熱することができる。基板を、コバルト前駆物質、シリコン前駆物質、水素、キャリアガスを含有した堆積ガスにさらすことができる。コバルト前駆物質はコバルトカルボニル化合物（例えばＣｐＣｏ（ＣＯ）２またはＣＣＴＢＡ）であってもよく、シリコン前駆物質はシランまたはジシランであってもよく、キャリアガスはアルゴン、窒素、水素、またはこれらの組み合わせであってもよい。
[00268]堆積チャンバ内で基板を約４００℃に加熱し、コバルト前駆物質ＣｐＣｏ（ＣＯ）２を含有したアンプルを約３０℃に加熱した。流量約５００ｓｃｃｍのアルゴンキャリアガスにコバルト前駆物質を通過させて、コバルト前駆物質ガスを形成する。コバルト前駆物質ガスを、流量約３，０００ｓｃｃｍの水素ガス、流量約１，０００ｓｃｃｍのシランを含有したシリコン前駆物質ガス、流量約１，０００ｓｃｃｍのアルゴンキャリアガスと組み合わせることで堆積ガスを形成した。基板を堆積ガスに約５秒間にわたってさらし、基板上にコバルトシリサイド層を形成した。
[00269]堆積チャンバを、流量約５００ｓｃｃｍのアルゴンと、流量約３，０００ｓｃｃｍの水素ガスのガス混合物で、約２秒間にわたりパージした。この後、堆積チャンバを、流量約３，０００の水素ガスで約２秒間にわたりパージした。
[00270]基板を水素プラズマに約３０秒間さらした。堆積チャンバ内に流量約３，０００ｓｃｃｍの水素ガスを流し、プラズマに点火して水素プラズマを形成した。３５０ｋＨｚの周波数と約１，２００ワットの電力出力を組み合わせたＲＦ生成器によってプラズマに点火した。
[00271]ソーキングプロセスの最中、基板をシリコン還元ガスに約１０秒間さらした。シリコン還元ガスは、流量約１，０００ｓｃｃｍのシラン、流量約１，０００ｓｃｃｍのアルゴン、流量約３，０００ｓｃｃｍの水素を含有している。
[00272]次に、堆積チャンバを、流量約３，０００ｓｃｃｍの水素ガスと、流量約１，０００ｓｃｃｍのアルゴンとによって約２秒間パージし、第１周期を完了した。堆積コバルトシリサイド層の厚さは約８Åであった。堆積周期をさらに５回繰り返して、厚さ約５０Åのコバルトシリサイド材料の堆積物を形成した。
実施例２：金属コバルト材料
[00273]別の例では、加熱ＣＶＤプロセスによって金属コバルト材料を堆積できる。堆積チャンバの異なる部分からパージガスを流すことができる。少なくとも１種のパージガスを堆積チャンバ全体に流すことができ、例えば下部パージは堆積チャンバの下部にかけてパージガスを流し、縁パージは縁リングにかけて別のパージガスを流すことができる。例えば、下部パージは堆積チャンバの下部にかけて流量約１，０００ｓｃｃｍのアルゴンを流し、縁パージは流量約１００ｓｃｃｍのアルゴンを縁リングにかけて流すことができる。
[00273]別の例では、加熱ＣＶＤプロセスによって金属コバルト材料を堆積できる。堆積チャンバの異なる部分からパージガスを流すことができる。少なくとも１種のパージガスを堆積チャンバ全体に流すことができ、例えば下部パージは堆積チャンバの下部にかけてパージガスを流し、縁パージは縁リングにかけて別のパージガスを流すことができる。例えば、下部パージは堆積チャンバの下部にかけて流量約１，０００ｓｃｃｍのアルゴンを流し、縁パージは流量約１００ｓｃｃｍのアルゴンを縁リングにかけて流すことができる。
[00274]基板を約３５０〜５５０℃の温度にまで加熱し、コバルト前駆物質を含有したアンプルを約３０℃にまで加熱することができる。基板を、コバルト前駆物質を含有した堆積ガス、水素、キャリアガスにさらすことができる。コバルト前駆物質はコバルトカルボニル化合物（例えば、ＣｐＣｏ（ＣＯ）２、またはＣＣＴＢＡ）であってもよく、キャリアガスはアルゴン、窒素、水素、またはこれらの組み合わせであってもよい。
[00275]堆積チャンバ内で基板を約４００℃に加熱し、コバルト前駆物質ＣｐＣｏ（ＣＯ）２を含有したアンプルを約３０℃に加熱した。流量約５００ｓｃｃｍのアルゴンキャリアガスにコバルト前駆物質を通過させてコバルト前駆物質ガスを形成した。コバルト前駆物質ガスを、流量約３，０００ｓｃｃｍの水素ガス、流量１，０００ｓｃｃｍのアルゴンと組み合わせて堆積ガスを形成した。基板を堆積ガスに約５秒間さらして、基板上に金属コバルト層を形成した。
[00276]堆積チャンバを、流量約５００ｓｃｃｍのアルゴンと、流量約３，０００ｓｃｃｍの水素ガスとのガス混合物で約２秒間パージした。この後、堆積チャンバを、流量約３，０００ｓｃｃｍの水素ガスで約２秒間パージした。
[00277]基板を水素プラズマに約３０秒間さらした。流量約３，０００ｓｃｃｍの水素ガスを堆積チャンバ内に流し、プラズマに点火することで、水素プラズマを形成した。３５０ｋＨｚの周波数を約１，２００ワットの電力出力と組み合わせたＲＦ生成器によってプラズマに点火した。
[00278]次に、堆積チャンバを、流量約３，０００ｓｃｃｍの水素ガスと、流量約１，０００ｓｃｃｍのアルゴンとで約２秒間パージし、第１周期を完了した。堆積した金属コバルト層の厚さは約１０Åであった。堆積周期をさらに５回繰り返して、厚さ約６０Åの金属コバルト材料の堆積物を形成した。
金属接触材料の堆積
[00279]図１７Ｆ、図１７Ｈは、金属接触材料１７４０で充填した接触アパーチャー１７１０を有する基板１７００を図示している。ステップ１０４０、１１５０、１２５０、１３４０、１４４０、１５５０、１６４０、または１９３０において、１つの堆積プロセス中、または複数のプロセス中に金属接触材料１７４０を堆積することができる。別の実施形態では、ステップ２４４０または２６５０において、１つの堆積プロセスまたは複数のプロセス中に、金属接触材料を堆積することができる。金属接触材料１７４０は銅、タングステン、アルミニウム、またはこれらの合金を含有していてもよく、また、１または複数の適切な堆積プロセスを使用して形成できる。一実施形態では、例えば、金属接触材料１７４０は、ＣＶＤプロセス、ＡＬＤプロセス、ＰＶＤプロセス、無電解堆積プロセス、電子化学めっき（ＥＣＰ）プロセス、これらの派生物、これらの組み合わせを含む１または複数の堆積プロセスを使用してコバルトシリサイド材料１７２０または金属コバルト材料１７３０上に形成したシード層とバルク層を含有していてもよい。コバルトシリサイド材料１７２０または金属コバルト材料１７３０を堆積する前、並びに、プレ核形成ソーキングプロセスを含む金属接触材料１７４０をコバルトシリサイド材料１７２０または金属コバルト材料１７３０に堆積する前、また、ポスト核形成ソーキングプロセスをシード層にさらす前に、基板１７００をソーキングプロセスのようなプレ処置プロセスにさらすことができる。遷移金属シード層上にタングステン材料を堆積するプロセスのさらなる開示は、２００４年１２月１０日に出願され、ＵＳ２００６−０１２８１５０として公告された、同一出願人による、同時係属中の米国特許第１１／００９，３３１号にさらに記述されており、これの全体は参照により本願明細書中に組み込まれる。
[00279]図１７Ｆ、図１７Ｈは、金属接触材料１７４０で充填した接触アパーチャー１７１０を有する基板１７００を図示している。ステップ１０４０、１１５０、１２５０、１３４０、１４４０、１５５０、１６４０、または１９３０において、１つの堆積プロセス中、または複数のプロセス中に金属接触材料１７４０を堆積することができる。別の実施形態では、ステップ２４４０または２６５０において、１つの堆積プロセスまたは複数のプロセス中に、金属接触材料を堆積することができる。金属接触材料１７４０は銅、タングステン、アルミニウム、またはこれらの合金を含有していてもよく、また、１または複数の適切な堆積プロセスを使用して形成できる。一実施形態では、例えば、金属接触材料１７４０は、ＣＶＤプロセス、ＡＬＤプロセス、ＰＶＤプロセス、無電解堆積プロセス、電子化学めっき（ＥＣＰ）プロセス、これらの派生物、これらの組み合わせを含む１または複数の堆積プロセスを使用してコバルトシリサイド材料１７２０または金属コバルト材料１７３０上に形成したシード層とバルク層を含有していてもよい。コバルトシリサイド材料１７２０または金属コバルト材料１７３０を堆積する前、並びに、プレ核形成ソーキングプロセスを含む金属接触材料１７４０をコバルトシリサイド材料１７２０または金属コバルト材料１７３０に堆積する前、また、ポスト核形成ソーキングプロセスをシード層にさらす前に、基板１７００をソーキングプロセスのようなプレ処置プロセスにさらすことができる。遷移金属シード層上にタングステン材料を堆積するプロセスのさらなる開示は、２００４年１２月１０日に出願され、ＵＳ２００６−０１２８１５０として公告された、同一出願人による、同時係属中の米国特許第１１／００９，３３１号にさらに記述されており、これの全体は参照により本願明細書中に組み込まれる。
[00280]一実施形態では、金属接触材料１７４０は銅または銅合金を含有することが好ましい。例えば、ＣＶＤプロセスによってコバルトシリサイド材料１７２０または金属コバルト材料１７３０の上に銅シード層を形成することができ、この後、ＥＣＰプロセスによってバルク銅を堆積して相互接続部を充填する。別の例では、ＰＶＤプロセスによって、コバルトシリサイド材料１７２０または金属コバルト材料１７３０上に銅シード層を形成することができ、次に、ＥＣＰプロセスによってバルク銅を堆積して相互接続部を充填する。別の例では、無電解プロセスによって、コバルトシリサイド材料１７２０または金属コバルト材料１７３０上に銅シード層を形成することができ、この後、ＥＣＰプロセスによってバルク銅を堆積することで相互接続部を充填する。別の例では、コバルトシリサイド材料１７２０または金属コバルト材料１７３０が、ＥＣＰプロセスまたは無電解堆積プロセスによって銅バルク充填剤が直接堆積されるシード層として機能する。
[00281]別の実施形態では、金属接触材料１７４０は、タングステンまたはタングステン合金を含有することが好ましい。例えば、ＡＬＤプロセスによって、コバルトシリサイド材料１７２０または金属コバルト材料１７３０の上にタングステンシード層を形成することができ、次に、ＣＶＤプロセスまたはパルスＣＶＤプロセスによってバルクタングステンを堆積し相互接続部を充填する。別の例では、ＰＶＤプロセスによってコバルトシリサイド材料１７２０または金属コバルト材料１７３０の上にタングステンシード層を形成することができ、この後、ＣＶＤプロセスまたはパルスＣＶＤプロセスによってバルクタングステンを堆積し、相互接続部を充填する。別の例では、ＡＬＤプロセスによって、コバルトシリサイド材料１７２０または金属コバルト材料１７３０上にタングステンシード層を形成することができ、この後、ＥＣＰプロセスによってバルクタングステンを堆積し、相互接続部を充填する。別の例では、コバルトシリサイド材料１７２０または金属コバルト材料１７３０は、ＣＶＤプロセスまたはパルスＣＶＤプロセスによってタングステンバルク充填剤を直接堆積するためのシード層として働く。
[00282]別の実施形態によれば、金属接触材料１７４０は、窒化タングステン材料、金属タングステン材料またはタングステン合金を含有することが好ましい。窒化タングステン層をコバルトシリサイド材料１７２０または金属コバルト材料１７３０上に堆積した後に、タングステンシード層およびバルクタングステン層のような窒化タングステン層上に少なくとも１つのタングステン材料を堆積することができる。例えば、ＡＬＤプロセスによってコバルトシリサイド材料１７２０または金属コバルト材料１７３０上に窒化タングステン層を形成することができ、ＡＬＤプロセスによって窒化タングステン層上にタングステンシード層を形成してもよく、この後、ＣＶＤプロセスまたはパルスＣＶＤプロセスによってバルクタングステンを堆積して相互接続部を充填する。別の例では、ＰＶＤプロセスによってコバルトシリサイド材料１７２０または金属コバルト材料１７３０上に窒化タングステン層を形成することができ、ＡＬＤプロセスによって窒化タングステン層上にタングステンシード層を形成することができ、この後、ＣＶＤプロセスまたはパルスＣＶＤプロセスによって、バルクタングステンを堆積して中間接続部を充填する。別の例では、ＡＬＤプロセスによってコバルトシリサイド材料１７２０または金属コバルト材料１７３０上に窒化タングステン層を形成することができ、ＰＶＤプロセスによって窒化タングステン層上にタングステンシード層を形成することができ、この後、ＣＶＤプロセスまたはパルスＣＶＤプロセスによってバルクタングステンを堆積して相互接続部を充填する。
[00283]別の例では、ＰＶＤプロセスによってコバルトシリサイド材料１７２０または金属コバルト材料１７３０上に窒化タングステン層を形成することができ、ＡＬＤプロセスによって窒化タングステン層上にタングステンシード層を形成することができ、この後、ＥＣＰプロセスによってバルクタングステンを堆積して相互接続部を充填する。別の例では、ＡＬＤプロセスによって、コバルトシリサイド材料１７２０または金属コバルト材料１７３０上に窒化タングステン層を形成することができ、ＰＶＤプロセスによって窒化タングステン層上にタングステンシード層を形成することができ、この後、ＥＣＰプロセスによってバルクタングステンを堆積して相互接続部を充填する。別の例では、ＡＬＤプロセスまたはＰＶＤプロセスによって窒化タングステン層を堆積することができ、ＣＶＤプロセスまたはパルスＣＶＤプロセスによって窒化タングステン層にタングステンバルク充填剤を直接堆積する。
[00284]一実施形態では、図１８に描画されるように、処理プラットホームシステム１８３５は、移送チャンバ１８４８、１８５０上に配置された複数のプロセスチャンバ１８３６、１８３８、１８４０、１８４１、１８４２、１８４３を含む。一例では、プロセスチャンバ１８３６はコバルトシリサイド材料を堆積させるＣＶＤチャンバであり、プロセスチャンバ１８３８は、金属コバルト材料を堆積させるＣＶＤチャンバであり、プロセスチャンバ１８４０は、バリア層（例えばＴａ／ＴａＮ）を堆積させるＡＬＤチャンバであり、プロセスチャンバ１８４１はタングステン核形成層を堆積させるＡＬＤチャンバであり、プロセスチャンバ１８４２は前洗浄チャンバであり、プロセスチャンバ１８４３はタングステンバルク層を堆積させるＣＶＤチャンバである。アニールプロセスは、プロセスチャンバ１８３６、１８３８、１８４０、１８４１、１８４２、または１８４３のいずれにおいても行うことができる。処理プラットホームシステム１８３５内のプロセスチャンバ１８３６、１８３８、１８４０、１８４１、１８４２、１８４３間で、真空を中断せずに、または、基板を他の外部環境条件にさらすことなく、基板を移送することができる。
[00285]別の例では、プロセスチャンバ１８３６は基板をアニールするアニールチャンバであり、プロセスチャンバ１８３８はコバルトシリサイド材料および金属コバルト材料を堆積するＣＶＤチャンバであり、プロセスチャンバ１８４０はバリア層（例えばＴｉ／ＴｉＮ）を堆積するＰＶＤチャンバであり、プロセスチャンバ１８４１はタングステン核形成層を堆積するＡＬＤチャンバであり、プロセスチャンバ１８４２は前洗浄チャンバであり、プロセスチャンバ１８４３はタングステンバルク層を堆積するＣＶＤチャンバである。アニールプロセスは、プロセスチャンバ１８３６、１８３８、１８４０、１８４１、１８４２、または１８４３のいずれにおいても行える。
[00286]別の例では、プロセスチャンバ１８３６は基板をアニールするアニールチャンバであり、プロセスチャンバ１８３８はコバルトシリサイド材料および金属コバルト材料を堆積するＣＶＤチャンバであり、プロセスチャンバ１８４０はバリア層（例えばＴａ／ＴａＮ）を堆積するＰＶＤチャンバであり、プロセスチャンバ１８４１は銅核形成層を堆積するＰＶＤチャンバであり、プロセスチャンバ１８４２は前洗浄チャンバであり、プロセスチャンバ１８４３は銅バルク層を堆積する無電解堆積チャンバである。アニールプロセスは、プロセスチャンバ１８３６、１８３８、１８４０、１８４１、１８４２、または１８４３のいずれにおいても行える。
[00287]別の例では、プロセスチャンバ１８３６は基板をアニールするアニールチャンバであり、プロセスチャンバ１８３８はコバルトシリサイド材料および金属コバルト材料を堆積するＣＶＤチャンバであり、プロセスチャンバ１８４０はバリア層（例えばＴａ／ＴａＮ）を堆積するＡＬＤチャンバであり、プロセスチャンバ１８４１はルテニウム核形成層を堆積させるＡＬＤチャンバであり、プロセスチャンバ１８４２は前洗浄チャンバであり、プロセスチャンバ１８４３は銅バルク層を堆積させる無電解堆積チャンバである。アニールプロセスは、プロセスチャンバ１８３６、１８３８、１８４０、１８４１、１８４２、または１８４３のいずれにおいても行える。
[00288]別の例では、プロセスチャンバ１８３６はコバルトシリサイド材料を堆積するＡＬＤチャンバであり、プロセスチャンバ１８３８は金属コバルト材料を堆積するＣＶＤチャンバであり、プロセスチャンバ１８４０はバリア層（例えばＴａ／ＴａＮ）を堆積するＡＬＤチャンバであり、プロセスチャンバ１８４１はルテニウム核形成層を堆積するＡＬＤチャンバであり、プロセスチャンバ１８４２は前洗浄チャンバであり、プロセスチャンバ１８４３は銅バルク層を堆積する無電解堆積チャンバである。アニールプロセスは、プロセスチャンバ１８３６、１８３８、１８４０、１８４１、１８４２、または１８４３のいずれにおいても行える。
アニールプロセス
[00289]一実施形態では、ステップ１１４０、１２３０、１３６０、１４５０、１５３０、１６３０、または２６３０の最中に、基板１７００または他の基板を少なくとも１つのアニールプロセスにさらす。別の実施形態では、コバルトシリサイド材料、金属コバルト材料、他のコバルト含有材料、または金属接触材料を堆積する前、最中、後に、基板１７００をアニールプロセスにさらす。一実施形態では、基板１７００を、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）ＲＡＤＩＡＮＣＥ（登録商標）ＲＴＰチャンバまたは急速熱アニール（ＲＴＡ）チャンバのようなアニールチャンバに移送することができ、基板１７００を加熱アニールプロセスにさらす。アニールチャンバは、堆積チャンバおよび／または窒化チャンバと同じクラスタツール上にあってもよいため、基板１７００を周囲の環境にさらすことなくアニールすることができる。一実施形態では、アニールプロセス中に脱ガスチャンバ１８４４を使用することが可能である。別の実施形態では、アニールプロセス中にチャンバ１８３６、１８４２を使用できる。
[00289]一実施形態では、ステップ１１４０、１２３０、１３６０、１４５０、１５３０、１６３０、または２６３０の最中に、基板１７００または他の基板を少なくとも１つのアニールプロセスにさらす。別の実施形態では、コバルトシリサイド材料、金属コバルト材料、他のコバルト含有材料、または金属接触材料を堆積する前、最中、後に、基板１７００をアニールプロセスにさらす。一実施形態では、基板１７００を、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）ＲＡＤＩＡＮＣＥ（登録商標）ＲＴＰチャンバまたは急速熱アニール（ＲＴＡ）チャンバのようなアニールチャンバに移送することができ、基板１７００を加熱アニールプロセスにさらす。アニールチャンバは、堆積チャンバおよび／または窒化チャンバと同じクラスタツール上にあってもよいため、基板１７００を周囲の環境にさらすことなくアニールすることができる。一実施形態では、アニールプロセス中に脱ガスチャンバ１８４４を使用することが可能である。別の実施形態では、アニールプロセス中にチャンバ１８３６、１８４２を使用できる。
[00290]基板１７００を約６００〜１，２００℃、好ましくは約７００〜１，１５０℃、より好ましくは約８００〜１，０００℃に加熱することができる。加熱アニールプロセスは約１〜１２０秒間、好ましくは約２〜６０秒間、より好ましくは約５〜３０秒間にわたって継続することができる。一般的に、チャンバ雰囲気は少なくとも１種のアニールガス、例えば窒素、水素、アルゴン、ヘリウム、形成ガス、これらの派生物、またはこれらの組み合わせを含有している。プロセスチャンバの圧力は約５〜１００トール、例えば約１０トールである。加熱アニールプロセスの一例では、基板１７００を不活性雰囲気の中で約１，０５０℃に約１５秒間加熱する。別の例では、不活性雰囲気の中で基板１７００を約１，１００℃に約２５秒間加熱する。
[00291]一実施形態では、図１７Ｃ〜図１７Ｄに描画するように、加熱アニールプロセスは金属コバルト材料１７１５をコバルトシリサイド材料１７２０に変換する。一例では、コバルトシリサイド材料の膜厚は約１〜２００Å、好ましくは約３〜８０Å、より好ましくは約５〜３０Åである。別の例では、金属コバルト材料の膜厚は約１〜３００Å、好ましくは約５〜１００Å、より好ましくは約１０〜５０Åである。
[00292]別の実施形態では、ステップ１１４０、１２３０、１３６０、１４５０、１５３０、または１６３０の最中に、基板１７００を少なくとも１つのプラズマアニールプロセスにさらす。別の実施形態では、コバルトシリサイド材料、金属コバルト材料、他のコバルト含有材料、または金属接触材料を堆積する前、最中、または後に、基板１７００をプラズマアニールプロセスにさらすことができる。プラズマをプロセスチャンバ内でイン・シトゥー生成するか、または別の場所で生成してから、例えばＲＰＳによってプロセスチャンバ内へ送ることができる。プラズマチャンバは、堆積チャンバおよび／または窒化チャンバと同じクラスタツール上にあってもよいため、基板１７００を周囲環境にさらすことなくアニールすることができる。一実施形態では、プラズマアニールプロセスの最中にチャンバ１８３６、１８４２を使用できる。
エッチングプロセスまたは平坦化プロセス
[00293]一実施形態では、図１７Ｇに描画するように、ステップ１０５０、１１６０、１２６０、１３５０、１４６０、１５６０、１６５０、１９４０、または２６６０の最中に、基板１７００にエッチングプロセスまたは平坦化プロセスのうちいずれか一方を施し、基板１７００の基板場１７４５から材料を除去する。堆積したコバルトシリサイド材料１７２０、金属コバルト材料１７３０、金属接触材料１７４０、他のコバルト含有材料、または金属接触材料の一部。エッチングプロセスは、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なエッチバックプロセスのような湿式または乾式エッチングプロセスを含む。平坦化プロセスは、機械研磨、化学機械研磨（ＣＭＰ）、電解ＣＭＰ（ＥＣＭＰ）、反応イオンエッチング（ＲＩＥ）、また、基板平坦化に使用するこれ以外の周知の技術を含むことができる。特定のプロセスおよび組成を事前に決定しておき、これを金属接触材料１７４０（例えば、Ｃｕ、Ｗ、Ａｌ、またはこれらの合金）の組成に基づいて変更できる。ここで記述の実施形態において使用できる平坦化プロセスの詳細な記述が、２００４年９月２４日に出願され、ＵＳ−２００６−００２１９７４号として公告されている、同一出願人の米国特許第１０／９４８，９５８号（ＡＰＰＭ／９０３８）、ＵＳ２００５−０２３３５７８号として公告されている、２００５年５月１６日に出願された同一出願人による米国特許第１１／１３０，０３２号（ＡＰＰＭ／９０３８．Ｐ１）にさらに開示されている。これら両方の全体は参照により本願明細書に組み込まれる。
[00293]一実施形態では、図１７Ｇに描画するように、ステップ１０５０、１１６０、１２６０、１３５０、１４６０、１５６０、１６５０、１９４０、または２６６０の最中に、基板１７００にエッチングプロセスまたは平坦化プロセスのうちいずれか一方を施し、基板１７００の基板場１７４５から材料を除去する。堆積したコバルトシリサイド材料１７２０、金属コバルト材料１７３０、金属接触材料１７４０、他のコバルト含有材料、または金属接触材料の一部。エッチングプロセスは、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なエッチバックプロセスのような湿式または乾式エッチングプロセスを含む。平坦化プロセスは、機械研磨、化学機械研磨（ＣＭＰ）、電解ＣＭＰ（ＥＣＭＰ）、反応イオンエッチング（ＲＩＥ）、また、基板平坦化に使用するこれ以外の周知の技術を含むことができる。特定のプロセスおよび組成を事前に決定しておき、これを金属接触材料１７４０（例えば、Ｃｕ、Ｗ、Ａｌ、またはこれらの合金）の組成に基づいて変更できる。ここで記述の実施形態において使用できる平坦化プロセスの詳細な記述が、２００４年９月２４日に出願され、ＵＳ−２００６−００２１９７４号として公告されている、同一出願人の米国特許第１０／９４８，９５８号（ＡＰＰＭ／９０３８）、ＵＳ２００５−０２３３５７８号として公告されている、２００５年５月１６日に出願された同一出願人による米国特許第１１／１３０，０３２号（ＡＰＰＭ／９０３８．Ｐ１）にさらに開示されている。これら両方の全体は参照により本願明細書に組み込まれる。
バリア層堆積
[00294]別の実施形態では、金属接触材料１７４０の堆積前に、金属コバルト材料１７３０上にバリア層を形成することができる。バリア層は、プロセス１０００のステップ１０３０の後およびステップ１０４０の前、プロセス１１００のステップ１１３０の後およびステップ１１５０の前、プロセス１２００のステップ１２４０の後およびステップ１２５０の前、プロセス１３００のステップ１３３０の後およびステップ１３４０の前、プロセス１４００のステップ１４３０の後およびステップ１４４０の前、プロセス１５００のステップ１５４０の後およびステップ１５５０の前、プロセス１６００のステップ１６２０の後およびステップ１６４０の前に堆積することができる。別の代替実施形態では、金属接触材料１７４０の堆積前に、バリア層をコバルトシリサイド材料１７２０上に形成することができる。別の実施形態では、プロセス１９００中のステップ１９２０の後およびステップ１９３０の前にバリア層を堆積できる。別の実施形態では、バリア層を、プロセス２６００の最中のステップ２６４０において堆積できる。
[00294]別の実施形態では、金属接触材料１７４０の堆積前に、金属コバルト材料１７３０上にバリア層を形成することができる。バリア層は、プロセス１０００のステップ１０３０の後およびステップ１０４０の前、プロセス１１００のステップ１１３０の後およびステップ１１５０の前、プロセス１２００のステップ１２４０の後およびステップ１２５０の前、プロセス１３００のステップ１３３０の後およびステップ１３４０の前、プロセス１４００のステップ１４３０の後およびステップ１４４０の前、プロセス１５００のステップ１５４０の後およびステップ１５５０の前、プロセス１６００のステップ１６２０の後およびステップ１６４０の前に堆積することができる。別の代替実施形態では、金属接触材料１７４０の堆積前に、バリア層をコバルトシリサイド材料１７２０上に形成することができる。別の実施形態では、プロセス１９００中のステップ１９２０の後およびステップ１９３０の前にバリア層を堆積できる。別の実施形態では、バリア層を、プロセス２６００の最中のステップ２６４０において堆積できる。
[00295]バリア層は、１または複数のバリア材料、例えばタンタル、窒化タンタル、窒化タンタルシリコン、チタン、窒化チタン、窒化チタンシリコン、タングステン、窒化タングステン、窒化シリコン、ルテニウム、これらの派生物、これらの合金、またはこれらの組み合わせを含んでいてもよい。いつくかの実施形態では、バリア材料はコバルトまたはコバルトシリサイドを含んでいてもよい。バリア層は、ＡＬＤ、ＣＶＤ、ＰＶＤ、または無電解堆積のような適切な堆積プロセスを使用して形成／堆積することができる。例えば、ＣＶＤプロセスまたはＡＬＤプロセスを使用して窒化タンタルを堆積することができ、この場合、タンタル含有化合物またはタンタル前駆物質（例えばＰＤＭＡＴ）、窒素含有化合物または窒素前駆物質（例えばアンモニア）が反応する。一実施形態では、ＡＬＤプロセスによって、タンタルおよび／または窒化タンタルをバリア層として堆積するが、この方法は、２００２年１０月２５日に出願され、ＵＳ２００３−０１２１６０８号として公告されている、同一出願人の米国特許第１０／２８１，０７９号、「Ｇａｓ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ」に記述されており、これは参照により本願明細書に組み込まれる。一例では、Ｔａ／ＴａＮ二重膜をバリア層材料として堆積できるが、これには例えば、ＡＬＤ、ＣＶＤ、および／またはＰＶＤプロセスによって、独立的に、順序に関係なく重ねて堆積させた金属タンタル層および窒化タンタル層がある。別の例では、Ｔｉ／ＴｉＮ二重膜をバリア層材料として堆積できるが、これには例えば、ＡＬＤ、ＣＶＤ、および／またはＰＶＤプロセスによって、独立的に、順序に関係なく重ねて堆積させた金属チタン層や窒化チタン層がある。別の例では、Ｗ／ＷＮ二重膜をバリア層材料として堆積でき、これには例えば、ＡＬＤ、ＣＶＤ、および／またはＰＶＤプロセスによって、独立的に、順序に関係なく重ねて堆積させた金属タングステン層や窒化タングステン層がある。
[00296]ここで使用する「基板表面」または「基板」とは、基板上に形成され、さらに、製造プロセス中に上に膜プロセスが施されるあらゆる基板または材料表面を意味する。例えば、上にプロセスを実行する基板表面には、単結晶、多結晶、またはアモルファスシリコン、ストレインドシリコン、シリコン・オン・インスレータ（ＳＯＩ）、ドープトシリコン、シリコンゲルマニウム、ゲルマニウム、ガリウムアルセニド、ガラス、サファイア、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、および／または、ＳｉＯｘＣｙのような炭素ドープト酸化シリコンのような材料が含まれ、ＳｉＯｘＣｙには、例えば、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＢＬＡＣＫ ＤＩＡＭＯＮＤ（登録商標）低ｋ誘電体がある。基板の寸法は様々であり、例えば直径２００ｍｍまたは３００ｍｍのウェーハや、長方形または四角形パネルがある。特に記載がない限りは、ここで記述の実施形態および例は、直径２００ｍｍまたは３００ｍｍ、より好ましくは直径３００ｍｍの基板に対して実施することが好ましい。ここで記述のプロセスの実施形態は、コバルトシリサイド材料、金属コバルト材料、他のコバルト含有材料を多くの基板および表面上、特にシリコン含有誘電材料上に堆積する。本発明の実施形態を上に実施することが有効である基板には、結晶シリコン（例えば、Ｓｉ＜１００＞またはＳｉ＜１１１＞）、酸化シリコン、ストレインドシリコン、シリコンゲルマニウム、ドープトまたは無ドープポリシリコン、ドープトまたは無ドープシリコンウェーハ、パターンドまたは無パターンウェーハのような半導体ウェーハが含まれるが、しかしこれらに限定されるものではない。基板表面の研磨、エッチング、還元、酸化、水酸化、アニール、および／または焼結を行うために、基板をプレ処置プロセスにさらすことができる。
[00297]ここで使用の「原子層堆積」または「周期的な堆積」とは、基板表面上に材料の層を堆積するために、２種または複数の反応化合物を連続導入することを意味する。２種、３種、またはこれ以上の反応化合物をプロセスチャンバの反応ゾーン内に交互に導入してもよい。通常は、各反応化合物は時間遅延によって分けられ、各化合物が基板表面上に接着したり、および／または反応することがないようにしている。１つの態様では、第１前駆物質または化合物Ａを反応ゾーン内にパルスし、第１時間遅延を設ける。次に、第２前駆物質または化合物Ｂを反応ゾーン内にパルスし、第２遅延を設ける。各々の時間遅延の最中に、窒素のようなパージガスをプロセスチャンバ内に導入して反応ゾーンをパージするか、あるいは、反応ゾーンから残渣反応化合物または副産物を除去する。あるいは、パージガスを堆積プロセス全体にかけて連続的に流して、反応化合物のパルス間の時間遅延の最中にはパージガスのみが流れるようにしてもよい。代替実施形態では、パージガスは、水素やシランのような還元剤であってもよい。基板表面上に所望の膜または膜厚が形成されるまで反応化合物を交互にパルスすることができる。いずれの場合でも、化合物Ａのパルス、パージガス、化合物Ｂのパルス、パージガスのＡＬＤプロセスが１つの周期を形成している。１周期は、化合物Ａまたは化合物Ｂのいずれかから開始し、この後、所望の膜厚が得られるまで周期の各順序を継続する。別の実施形態では、化合物Ａを含有した第１前駆物質、化合物Ｂを含有した第２前駆物質、化合物Ｃを含有した第３前駆物質を、プロセスチャンバ内に別々および交互にパルスする。あるいは、化合物Ａを含有した第１前駆物質と、化合物Ｂを含有した第２前駆物質を、プロセスチャンバ内に別々および交互にパルスし、一方で、化合物Ｃを含有した第３前駆物質をプロセスチャンバ内に連続的に流す。またあるいは、第１前駆物質のパルスを第２前駆物質のパルスと時間的に重ねる一方で、第３前駆物質のパルスは第１、第２前駆物質のパルスのいずれとも時間的に重ならないようする。
[00298]ここで使用する「パルス」は、プロセスチャンバの反応ゾーン内に断続的または非連続的に導入される特定の化合物の量を意味するものである。各パルス内の特定の化合物の量は、パルスの継続期間に応じて、時間を追うごとに変化することができる。各パルスの継続期間は、例えば採用するプロセスチャンバの容量、これに結合した真空システム、特定の化合物自体の揮発性／反応性のような多数の要素に応じて異なる。ここで使用する「半反応」とは、前駆物質のパルスおよびこの後のパージステップを意味する。
[00299]前述は、本発明の実施形態に関するものであるが、本発明の基本範囲、特許請求項によって定義された本発明の範囲から逸脱しない限り、本発明の他の、およびさらなる実施形態を考案することが可能である。
３５…処理プラットホームシステム、４８、５０…移送チャンバ、４９、５１…移送ロボット、３６、３８、４０、４１、２０、４３プロセスチャンバ、５２…通過チャンバ、４４…脱ガスチャンバ、４６…ロードロックチャンバ、５４…マイクロプロセッサコントローラ、１４２…ターゲット、１５０…設置された包囲壁、１５２…基板支持ペデスタル、１５４…半導体基板、１５８…蛇腹、１６０…下部チャンバ壁、１６２…ガス源、１６４…マスフローコントローラ、１７０…回転マグネトロン、１７２…蹄鉄磁石、１７４…ベースプレート、１８０…設置された下部シールド、１８２…上方フランジ、１８４…張出部、１８６…ダークスペースシールド
Claims (52)
- 基板上にコバルトシリサイドを含有した材料を形成する方法であって、
シリコン含有表面をさらすために基板を少なくとも１つの前洗浄プロセスにさらすステップと、
前記シリコン含有方面上にコバルトシリサイド材料を堆積するステップと、
前記コバルトシリサイド材料上に金属コバルト材料を堆積するステップと、
前記基板上に金属接触材料を堆積するステップと、
を備える方法。 - 前記コバルトシリサイド材料と前記金属コバルト材料が同一のプロセスチャンバ内で堆積される、請求項１に記載の方法。
- 前記コバルトシリサイド材料が、化学気相堆積プロセスまたは原子層堆積プロセスの最中に、前記基板をコバルト前駆物質およびシリコン前駆物質にさらすことで堆積される、請求項１に記載の方法。
- 前記コバルトシリサイド材料のシリコン／コバルト原子比率が、約０．５よりも高い、請求項３に記載の方法。
- 前記シリコン／コバルト原子比率が約１〜２の範囲内にある、請求項４に記載の方法。
- 前記金属接触材料が、タングステン、銅、アルミニウム、これらの合金、これらの組み合わせからなるグループより選択した材料を備えている、請求項１に記載の方法。
- 前記金属接触材料の堆積が、
シード層を形成する工程と、
これの上にバルク層を形成する工程と、
を備える、請求項６に記載の方法。 - 前記シード層がタングステンを備え、前記バルク層がタングステンを備える、請求項７に記載の方法。
- バリア材料が前記金属コバルト材料上に堆積され、前記金属接触材料が前記バリア層上に堆積される、請求項１に記載の方法。
- 前記バリア材料が、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、タングステン、窒化タングステン、これらの合金、これらの派生物からなるグループより選択した材料を備えている、請求項９に記載の方法。
- 前記コバルト前駆物質が、トリカルボニルアリルコバルト、シクロペンタジエニルコバルトビス（カルボニル）、メチルシクロペンタジエニルコバルトビス（カルボニル）、エチルシクロペンタジエニルコバルトビス（カルボニル）、ペントメチルシクロペンタジエニルコバルトビス（カルボニル）、ジコバルトオクタ（カルボニル）、ニトロシルコバルトトリス（カルボニル）、ビス（シクロペンタジエニル）コバルト、（シクロペンタジエニル）コバルト（シクロヘキサジエニル）、シクロペンタジエニルコバルト（１,３−ヘキサジエニル）、（シクロブタジエニル）コバルト（シクロペンタジエニル）、ビス（メチルシクロペンタジエニル）コバルト、（シクロペンタジエニル）コバルト（５−メチルシクロペンタジエニル）、ビス（エチレン）コバルト（ペンタメチルシクロペンタジエニル）、これらの派生物、これらの錯体、これらのプラズマ、これらの組み合わせからなるグループより選択した化合物を備える、請求項３に記載の方法。
- 前記コバルト前駆物質がシクロペンタジエニルコバルトビス（カルボニル）を備えている、請求項１１に記載の方法。
- 前記コバルト前駆物質が、一般的な化学式（ＣＯ）ｘＣｏｙＬｚを備えており、式中、
Ｘは１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、または１２；
Ｙは１、２、３、４、または５；
Ｚは１、２、３、４、５、６、７、または８；
Ｌは、シクロペンタジエニル、アルキルシクロペンタジエニル、メチルシクロペンタジエニル、ペンタメチルシクロペンタジエニル、ペンタジエニル、アルキルペンタジエニル、シクロブタジエニル、ブタジエニル、アリル、エチレン、プロピレン、アルケン、ジアルケン、アルキン、ニトロシル、アンモニア、これらの派生物、これらの組み合わせからなるグループより独立的に選択したリガンドである、請求項３に記載の方法。 - シリコン前駆物質が、シラン、ジシラン、これらの派生物、これらのプラズマ、これらの組み合わせからなるグループより選択した化合物を備える、請求項３に記載の方法。
- 前記化学気相堆積プロセスまたは原子層堆積プロセスの最中に、前記基板を少なくとも１００℃に加熱する、請求項３に記載の方法。
- 前記温度が約３００〜４００℃の範囲内にある、請求項１５に記載の方法。
- 前記コバルトシリサイド材料を、金属コバルト材料を堆積する前にプラズマプロセスにさらす、請求項１に記載の方法。
- 前記プラズマプロセスが水素ガスを備えており、約１３．５６ＭＨｚの高周波によって点火される、請求項１７に記載の方法。
- 前記コバルトシリサイド材料が、前記原子層堆積プロセスの最中に、堆積周期を実施してコバルトシリサイド層を堆積させることによって堆積され、
複数のコバルトシリサイド層を形成するために堆積周期を繰り返し、ここで、前記堆積周期では、基板を、シリコン前駆物質を備えたシリコン含有還元ガスにさらす一方で、前記基板をコバルト前駆物質およびプラズマに連続的にさらす、請求項３に記載の方法。 - 前記プラズマが水素プラズマを備える、請求項１９に記載の方法。
- 前記基板、前記コバルトシリサイド材料、または前記金属コバルト材料が、プレソーキング（pre-soak）プロセスまたはポストソーキング（post-soak）プロセスの最中にシリコン含有還元ガスにさらされる、請求項１９に記載の方法。
- さらに、前記プレソーキングプロセスまたは前記ポストソーキングプロセスの最中に、前記基板をプラズマ処置にさらす、請求項２１に記載の方法。
- 前記コバルトシリサイド材料が、パルス化学気相堆積プロセスの最中に、堆積周期を実施してコバルトシリサイド層を堆積することで堆積され、
複数のコバルトシリサイド層を形成するために前記堆積周期を繰り返し、ここで、前記堆積周期では、前記基板をシリコン前駆物質、コバルト前駆物質、プラズマにさらす、請求項１に記載の方法。 - 前記シリコン含有表面が多結晶シリコンを備える、請求項１に記載の方法。
- コバルトシリサイドを含有した材料を基板上に形成する方法であって、
シリコン含有表面をさらさせるために、基板を少なくとも１つの前洗浄プロセスにさらすステップと、
前記基板含有面上にコバルトシリコン材料を堆積するステップと、
前記基板をアニールプロセスにさらすステップと、
前記コバルトシリサイド材料上にバリア材料を堆積するステップと、
前記バリア材料上に金属接触材料を堆積するステップと、
を備える方法。 - 前記アニールプロセス中に、前記基板を前記アニールチャンバ内で少なくとも約６００℃に加熱する、請求項２５に記載の方法。
- 前記コバルトシリサイド材料が、化学気相堆積プロセスまたは原子層堆積プロセスの最中に、前記基板をコバルト前駆物質およびシリコン前駆物質にさらすことにより堆積する、請求項２５に記載の方法。
- 前記コバルトシリサイド材料が０．５よりも高いシリコン／コバルト原子比率を備える、請求項２７に記載の方法。
- 前記シリコン／コバルト原子比率が約１〜２の範囲内にある、請求項２８に記載の方法。
- 前記金属接触材料が、タングステン、銅、アルミニウム、これらの合金、これらの組み合わせからなるグループより選択した材料を備えている、請求項２５に記載の方法。
- 前記金属接触材料の堆積が、
シード層を形成する工程と、
この上にバルク層を形成する工程と、
を備える、請求項３０に記載の方法。 - 前記シード層がタングステンを備え、前記バルク層がタングステンを備える、請求項３１に記載の方法。
- 前記バリア材料が、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、タングステン、窒化タングステン、コバルト、これらの合金、これらの派生物からなるグループより選択した材料を備える、請求項２５に記載の方法。
- 前記コバルト前駆物質が、トリカルボニルアリルコバルト、シクロペンタジエニルコバルトビス（カルボニル）、メチルシクロペンタジエニルコバルトビス（カルボニル）、エチルシクロペンタジエニルコバルトビス（カルボニル）、ペントメチルシクロペンタジエニルコバルトビス（カルボニル）、ジコバルトオクタ（カルボニル）、ニトロシルコバルトトリス（カルボニル）、ビス（シクロペンタジエニル）コバルト、（シクロペンタジエニル）コバルト（シクロヘキサジエニル）、シクロペンタジエニルコバルト（１,３−ヘキサジエニル）、（シクロブタジエニル）コバルト（シクロペンタジエニル）、ビス（メチルシクロペンタジエニル）コバルト、（シクロペンタジエニル）コバルト（５−メチルシクロペンタジエニル）、ビス（エチレン）コバルト（ペンタメチルシクロペンタジエニル）、これらの派生物、これらの錯体、これらのプラズマ、これらの組み合わせからなるグループより選択した化合物を備える、請求項２５に記載の方法。
- 前記コバルト前駆物質がシクロペンタジエニルコバルトビス（カルボニル）を備えている、請求項３４に記載の方法。
- 前記コバルト前駆物質が、一般的な化学式（ＣＯ）ｘＣｏｙＬｚを備えており、式中、
Ｘは１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、または１２；
Ｙは１、２、３、４、または５；
Ｚは１、２、３、４、５、６、７、または８；
Ｌは、シクロペンタジエニル、アルキルシクロペンタジエニル、メチルシクロペンタジエニル、ペンタメチルシクロペンタジエニル、ペンタジエニル、アルキルペンタジエニル、シクロブタジエニル、ブタジエニル、アリル、エチレン、プロピレン、アルケン、ジアルケン、アルキン、ニトロシル、アンモニア、これらの派生物、これらの組み合わせからなるグループより独立的に選択したリガンドである、請求項２５に記載の方法。 - シリコン前駆物質が、シラン、ジシラン、これらの派生物、これらのプラズマ、これらの組み合わせからなるグループより選択した化合物を備える、請求項２５に記載の方法。
- 前記化学気相堆積プロセスまたは原子層堆積プロセスの最中に、前記基板を少なくとも１００℃に加熱する、請求項２５に記載の方法。
- 前記温度が約３００〜４００℃の範囲内にある、請求項３８に記載の方法。
- 前記コバルトシリサイド材料を、バリア材料を堆積する前にプラズマプロセスにさらす、請求項２５に記載の方法。
- 前記プラズマプロセスが水素ガスを備えており、約１３．５６ＭＨｚの高周波によって点火される、請求項４０に記載の方法。
- 前記コバルトシリサイド材料が、前記原子層堆積プロセスの最中に、堆積周期を実施してコバルトシリサイド層を堆積させることによって堆積され、
複数のコバルトシリサイド層を形成するために堆積周期を繰り返し、ここで、前記堆積周期では、基板を、シリコン前駆物質を備えたシリコン含有還元ガスにさらす一方で、前記基板をコバルト前駆物質およびプラズマに連続的にさらす、請求項２５に記載の方法。 - 前記プラズマが水素プラズマを備える、請求項４２に記載の方法。
- 前記基板、前記コバルトシリサイド材料、または前記バリア材料が、プレソーキングプロセスまたはポストソーキングプロセスの最中にシリコン含有還元ガスにさらされる、請求項４２に記載の方法。
- さらに、前記プレソーキングプロセスまたは前記ポストソーキングプロセスの最中に、前記基板をプラズマ処置にさらす、請求項４４に記載の方法。
- 前記コバルトシリサイド材料が、パルス化学気相堆積プロセスの最中に、堆積周期を実施してコバルトシリサイド層を堆積することで堆積され、
複数のコバルトシリサイド層を形成するために前記堆積周期を繰り返し、ここで、前記堆積周期では、前記基板をシリコン前駆物質、コバルト前駆物質、プラズマにさらす、請求項２５に記載の方法。 - 前記シリコン含有表面が多結晶シリコンを備える、請求項２５に記載の方法。
- 金属シリサイドを含有した材料を基板上に形成する方法であって、
シリコン含有表面をさらすために、基板を少なくとも１つの前洗浄プロセスにさらすステップと、
化学気相堆積プロセスまたは原子層堆積プロセスの最中に、前記シリコン含有面上に金属シリサイド材料を堆積するステップと、
前記基板をアニールプロセスにさらすステップと、
前記金属シリサイド材料上にバリア材料を堆積するステップと、
前記バリア材料上にタングステン接触材料を堆積するステップと、
を備える方法。 - 前記金属シリサイド材料が、コバルト、ニッケル、プラチナ、パラジウム、ロジウム、これらの組み合わせ、これらの合金からなるグループより選択した少なくとも１つの要素を備える、請求項４８に記載の方法。
- 前洗浄プロセスまたはポスト洗浄プロセスの最中に、前記基板、前記金属シリサイド材料、またはバリア材料をシリコン含有還元ガスにさらす、請求項４９に記載の方法。
- さらに、プレソーキングプロセスまたはポストソーキングプロセスの最中に、前記基板をプラズマ処置にさらすことを備える、請求項５０に記載の方法。
- 前記シリコン含有表面が多結晶シリコンまたは酸化シリコンを備える、請求項４８に記載の方法。
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